Три основных класса IP-адресов

IP-адрес имеет длину 4 байта и обычно записывается в виде четырех чисел, представляющих значения каждого байта в десятичной форме, и разделенных точками, например:

128.10.2.30 - традиционная десятичная форма представления адреса,

10000000 00001010 00000010 00011110 - двоичная форма представления этого же адреса.

На рисунке 3.1 показана структура IP-адреса.

Класс А

N сети

N узла

Класс В

N сети

N узла

Класс С

N сети

N узла

Класс D

адрес группы multicast

Класс Е

зарезервирован

Рис. 3.1. Структура IР-адреса

Адрес состоит из двух логических частей - номера сети и номера узла в сети. Какая часть адреса относится к номеру сети, а какая к номеру узла, определяется значениями первых битов адреса:

· Если адрес начинается с 0, то сеть относят к классу А, и номер сети занимает один байт, остальные 3 байта интерпретируются как номер узла в сети. Сети класса А имеют номера в диапазоне от 1 до 126. (Номер 0 не используется, а номер 127 зарезервирован для специальных целей, о чем будет сказано ниже.) В сетях класса А количество узлов должно быть больше 2¹⁶, но не превышать 2²⁴.

· Если первые два бита адреса равны 10, то сеть относится к классу В и является сетью средних размеров с числом узлов 2⁸ - 2¹⁶. В сетях класса В под адрес сети и под адрес узла отводится по 16 битов, то есть по 2 байта.

· Если адрес начинается с последовательности 110, то это сеть класса С с числом узлов не больше 2⁸. Под адрес сети отводится 24 бита, а под адрес узла - 8 битов.

· Если адрес начинается с последовательности 1110, то он является адресом класса D и обозначает особый, групповой адрес - multicast. Если в пакете в качестве адреса назначения указан адрес класса D, то такой пакет должны получить все узлы, которым присвоен данный адрес.

· Если адрес начинается с последовательности 11110, то это адрес класса Е, он зарезервирован для будущих применений.

В таблице приведены диапазоны номеров сетей, соответствующих каждому классу сетей.

Класс	Наименьший адрес	Наибольший адрес
A	01.0.0	126.0.0.0
B	128.0.0.0	191.255.0.0
C	192.0.1.0.	223.255.255.0
D	224.0.0.0	239.255.255.255
E	240.0.0.0	247.255.255.255

Соглашения о специальных адресах: broadcast, multicast, loopback

В протоколе IP существует несколько соглашений об особой интерпретации IP-адресов:

· если IР-адрес состоит только из двоичных нулей,

0 0 0 0................................... 0 0 0 0

то он обозначает адрес того узла, который сгенерировал этот пакет;

· если в поле номера сети стоят 0,

0 0 0 0.......0

Номер узла

то по умолчанию считается, что этот узел принадлежит той же самой сети, что и узел, который отправил пакет;

· если все двоичные разряды IP-адреса равны 1,

1 1 1 1.........................................1 1

то пакет с таким адресом назначения должен рассылаться всем узлам, находящимся в той же сети, что и источник этого пакета. Такая рассылка называется ограниченным широковещательным сообщением (limited broadcast);

· если в поле адреса назначения стоят сплошные 1,

Номер сети

1111................11

то пакет, имеющий такой адрес рассылается всем узлам сети с заданным номером. Такая рассылка называется широковещательным сообщением (broadcast);

· адрес 127.0.0.1 зарезервирован для организации обратной связи при тестировании работы программного обеспечения узла без реальной отправки пакета по сети. Этот адрес имеет название loopback.

Уже упоминавшаяся форма группового IP-адреса - multicast - означает, что данный пакет должен быть доставлен сразу нескольким узлам, которые образуют группу с номером, указанным в поле адреса. Узлы сами идентифицируют себя, то есть определяют, к какой из групп они относятся. Один и тот же узел может входить в несколько групп. Такие сообщения в отличие от широковещательных называются мультивещательными. Групповой адрес не делится на поля номера сети и узла и обрабатывается маршрутизатором особым образом.

В протоколе IP нет понятия широковещательности в том смысле, в котором оно используется в протоколах канального уровня локальных сетей, когда данные должны быть доставлены абсолютно всем узлам. Как ограниченный широковещательный IP-адрес, так и широковещательный IP-адрес имеют пределы распространения в интерсети - они ограничены либо сетью, к которой принадлежит узел - источник пакета, либо сетью, номер которой указан в адресе назначения. Поэтому деление сети с помощью маршрутизаторов на части локализует широковещательный шторм пределами одной из составляющих общую сеть частей просто потому, что нет способа адресовать пакет одновременно всем узлам всех сетей составной сети.

Назначение DNS-сервера;

DNS (англ. Domain Name System — система доменных имён) — распределённая система (распределённая база данных), способная по запросу, содержащему доменное имя хоста (компьютера или другого сетевого устройства), сообщить IP адрес или (в зависимости от запроса) другую информацию. DNS работает в сетях TCP/IP. Как частный случай, DNS может хранить и обрабатывать и обратные запросы, определения имени хоста по его IP адресу: IP адрес по определённому правилу преобразуется в доменное имя, и посылается запрос на информацию типа "PTR".

Как известно, каждый компьютер в сети Интернет имеет свой IP-адрес, не зная IP-адреса компьютера, невозможно отправить ему информацию или запрос. IP-адрес имеет вид 4-х байтового числа, разделенного точками (например, 162.234.12.112 или 78.31.54.220).

Для простого человека запомнить большое количество IP-адресов не легко, поэтому в начале развития сети Интернет возникла необходимость в средстве, которое должно было бы облегчить жизнь пользователям Интернета. Таким средством стала ДНС - система доменных имен.

ДНС - это средство, которое позволяет определить IP-адрес по доменному имени (резолвинг доменного имени). Но даже многих серверов было бы мало для того, чтобы обработать огромное количество запросов, которое ежедневно генерируют все пользователи Интернета. Поэтому было создано иерархическую систему серверов. Каждая группа серверов в этой иерархии отвечает за определенную часть доменного имени. Например, в случае с доменным именем uahosting.com.ua сначала запрос идет к ДНС-серверу, который не знает ничего об этом домене (как правило, это ДНС-сервер вашего Интернет-провайдера), но знает IP-адрес того сервера, который отвечает за зону ua. Потом запрос отсылается к этому ДНС-серверу, который отвечает за зону ua, но он может только ответить нам IP-адрес того сервера, который отвечает за зону com.ua, после запроса к нему мы получаем адрес того ДНС сервера, который отвечает за зону uahosting.com.ua, а уже от него мы можем узнать, какому адресу отвечает доменное имя uahosting.com.ua.

При заказе доменного имени Вам необходимо указывать адрес нейм-серверов, которые, в свою очередь, включены в общую иерархию ДНС-серверов и будут сохранять информацию о IP-адресу того сервера, на котором будут размещаться файлы Вашего сайта.
Адреса нэйм-серверов Вы можете узнать у Вашего хостинг-провайдера. Как правило, адреса нэйм-серверов начинаются буквами ns.

Виды используемых каналов для передачи данных в сети;

Для построения компьютерных сетей применяются линии связи, использующие различную физическую среду. В качестве физической среды в коммуникациях используются: металлы (в основном медь), сверхпрозрачное стекло (кварц) или пластик и эфир. Физическая среда передачи данных может представлять собой кабель "витая пара", коаксиальные кабель, волоконно-оптический кабель и окружающее пространство.

Линии связи или линии передачи данных - это промежуточная аппаратура и физическая среда, по которой передаются информационные сигналы (данные).

В одной линии связи можно образовать несколько каналов связи (виртуальных или логических каналов), например путем частотного или временного разделения каналов. Канал связи - это средство односторонней передачи данных. Если линия связи монопольно используется каналом связи, то в этом случае линию связи называют каналом связи.

Канал передачи данных - это средства двухстороннего обмена данными, которые включают в себя линии связи и аппаратуру передачи (приема) данных. Каналы передачи данных связывают между собой источники информации и приемники информации.

В зависимости от физической среды передачи данных линии связи можно разделить на:

 проводные линии связи без изолирующих и экранирующих оплеток;

 

 кабельные, где для передачи сигналов используются такие линии связи как кабели "витая пара", коаксиальные кабели или оптоволоконные кабели;

 

 беспроводные (радиоканалы наземной и спутниковой связи), использующие для передачи сигналов электромагнитные волны, которые распространяются по эфиру.

Назначение WEB сервера;

WEB-сервера - это сервера в сети Интернет, предоставляющие гипертекст, размеченный с помощью языка НТМL. Язык НТМL позволяет оформить текст в определенной цветовой гамме и нужными шрифтами, создать таблицы и списки, вставить в нужном месте графические, видеоизображения, звуковые файлы и ссылки (реализующие логические связи) на другие документы.

Программа для просмотра и получения документов с WEB-сервера называется браузером. Обычно браузер получает информацию с WEB-сервера по НТТР-протоколу. Скорость передачи информации, которую показывают многие браузеры - это средняя скорость получения информации с учетом всех задержек (число всех полученных байт, деленное на затраченное на их получение время).

Виды сетевых адресов, дайте их краткое описание;

Сетевой адрес — уникальный числовой идентификатор устройства, работающего в компьютерной сети.

В локальных сетях, не имеющих сложной иерархии, все партнёры доступны друг другу и достаточно сетевого адреса в виде одного числа (например, сеть PROFIBUS).

В сетях, связанных в глобальную сеть Internet, возникает проблема идентификации неопределённого и постоянно растущего числа участников. При этом используются два вида адресов:

§ MAC-адрес, состоящий из двух частей, первая определяет производителя оборудования, а вторая уникальный номер, присваиваемый производителем оборудованию, обеспечивает уникальный адрес любого устройства в сети.

§ IP-адрес, состоит из двух частей, первая — адрес подсети, вторая — адрес устройства в пределах подсети.

Альтернативой адресу являются идентификаторы устройств в форме символических имён, удобных для запоминания. Например, в пределах локальной сети — это сетевое имя компьютера, в глобальной сети — доменное имя. Специальные сетевые протоколы (DNS, WINS и т.п.) обеспечивают автоматическое определение соответствия между именами и адресами.

В IP-сетях так же существуют понятия "общий сетевой адрес" (broadcasting address) и "адрес сети". Например в сети определяемой как 192.168.0.0/24 IP-адрес сети будет 192.168.0.0, а "общий сетевой адрес" - 192.168.0.255. Первый используется для ссылок на саму себя, последний - для отправки пакетов на все доступные узлы сети. Поэтому выделяемый диапазон IP-адресов для узлов этой сети (например для сервера с DHCP) будет 192.168.0.1 - 192.168.0.254.

Понятие "сетевого идентификатора" так же важно для понимания. IP-адрес по версии IP4 хранится в 32-х битах. Запись 192.168.0.0/24 (CIDR) означает, что маска сети будет 255.255.255.0 - т.е. 24 бита являются "сетевым идентификатором", а остальные 8 выделяются под адрес конкретного узла (например, компьютера) этой сети. Т.о. в адресе конкретной машины 192.168.0.100, "сетевой идентификатор" равен "192.168.0", а адрес машины "100".

Назначение концентратора

Hub или концентратор - многопортовый повторитель сети с автосегментацией. Все порты концентратора равноправны. Получив сигнал от одной из подключенных к нему станций, концентратор транслирует его на все свои активные порты. При этом, если на каком-либо из портов обнаружена неисправность, то этот порт автоматически отключается (сегментируется), а после ее устранения снова делается активным. Обработка коллизий и текущий контроль за состоянием каналов связи обычно осуществляется самим концентратором. Концентраторы можно использовать как автономные устройства или соединять друг с другом, увеличивая тем самым размер сети и создавая более сложные топологии. Кроме того, возможно их соединение магистральным кабелем в шинную топологию. Автосегментация необходима для повышения надежности сети. Ведь Hub, заставляющий на практике применять звездообразную кабельную топологию, находится в рамках стандарта IEEE 802.3 и тем самым обязан обеспечивать соединение типа МОНОКАНАЛ.

Назначение концентраторов - объединение отдельных рабочих мест в рабочую группу в составе локальной сети. Для рабочей группы характерны следующие признаки: определенная территориальная сосредоточенность; коллектив пользователей рабочей группы решает сходные задачи, использует однотипное программное обеспечение и общие информационные базы; в пределах рабочей группы существуют общие требования по обеспечению безопасности и надежности, происходит одинаковое воздействие внешних источников возмущений (климатических, электромагнитных и т.п.); совместно используются высокопроизводительные периферийные устройства; обычно содержат свои локальные сервера, нередко территориально расположенные на территории рабочей группы.

Все концентраторы обладают следующими характерными эксплуатационными признаками:

· оснащены светодиодными индикаторами, указывающими состояние портов (Port Status), наличие коллизий (Collisions), активность канала передачи (Activity), наличие неисправности (Fault) и наличие питания (Power), что обеспечивает быстрый контроль состояния всего концентратора и диагностику неисправностей;

· при включении электропитания выполняют процедуру самотестирования, а в процессе работы - функцию самодиагностики;

· имеют стандартный размер по ширине - 19'';

· обеспечивают автосегментацию портов для изоляции неисправных портов и улучшения сохранности сети (network integrity);

· обнаруживают ошибку полярности при использовании кабеля на витой паре и автоматически переключают полярность для устранения ошибки монтажа;

· поддерживают конфигурации с применением нескольких концентраторов, соединенных друг с другом либо посредством специальных кабелей и stack-портов, либо тонкой коаксиальной магистрали, включенной между портами BNC, либо посредством оптоволоконного или толстого коаксиального кабеля подключенного через соответствующие трансиверы к порту AUI, либо посредством UTP кабелей, подключенных между портами концентраторов;

· поддерживают речевую связь и передачу данных через один и тот же кабельный жгут;

· прозрачны для программных средств сетевой операционной системы;

· могут быть смонтированы и введены в действие в течении нескольких минут.

 

Назначение коммутатора

Коммутатор (switch), в принципе, выполняет те же функции, что и мост, но для обслуживания потока данных, поступающего на каждый порт, в устройство устанавливается отдельный специализированный процессор, который реализует алгоритм моста. Коммутатор используется как средство сегментации — уменьшения количества узлов в доменах коллизий. В предельном случае — микросегментации — к каждому порту коммутатора подключается только один узел. При этом коммутатор должен направить в нужный порт каждый приходящий кадр, что предъявляет высокие требования к производительности процессора коммутатора.

Существуют два основных подхода к коммутации: с промежуточным сохранением кадров и коммутации «на лету».

Технология с промежуточным хранением (store and forward) предполагает, что каждый кадр, пришедший в порт, целиком принимается в буферную память. Далее процессор анализирует его заголовок, адрес источника использует для построения своих таблиц, а по адресу назначения определяет порт, в который кадр должен быть передан. В случае многоадресной или широковещательной передачи это будет группа из всех остальных портов. Передача в порт производится по мере его освобождения согласно процедуре CSMA/CD. После успешной передачи (во все требуемые порты) кадр из памяти удаляется, освобождая место. Эта технология позволяет анализировать кадр (проверять CRC-код) и игнорировать ошибочные кадры. Недостатком такого подхода является значительная задержка передачи кадров, по крайней мере, на время приема кадра (для максимально длинного кадра при 10 Мбит/с — 1,22 мс).

Коммутация «на лету» (on-the-fly) выполняется, по возможности, без промежуточного хранения кадра. Порт принимает кадр, одновременно анализируя его поле заголовка. Как только будут приняты биты адреса назначения — первые 6 байт после преамбулы, — коммутатор уже может пересылать кадр в порт или порты назначения, если они не заняты. В случае, если порт назначения занят, промежуточное хранение неизбежно. Коммутация «на лету» вносит минимальную задержку — при свободном порте назначения она составит (8 + 6) х 8 = 112 bt (битовых интервалов), для скорости 10 Мбит/с — 11,2 мкс. Однако проверка CRC не производится, и коммутатор распространяет все кадры, в том числе и короткие, отсеченные коллизиями (что является недостатком коммутации «на лету»).

1.

2. Рис. 4.16. Логическая структуризация сети

Назначение маршрутизатора;

Зачем нужен маршрутизатор?

Обычно для создания простой локальной сети (компьютерной сети) построенной на технологии Ethernet или Wi-Fi используется сетевое устройство (маршрутизатор, модем, коммутатор, точка беспроводного доступа...). Но из всего этого многообразия сетевых устройств нас интересует маршрутизатор. Так зачем нужен маршрутизатор и какую роль он выполняет в локальной сети?

Маршрутизатор (router) - это сетевой компьютер связывающий участки локальной сети, который обрабатывает полученные данные по заданным правилам администратора и опираясь на таблицу маршрутизации определяет путь для пересылки данных.

Чтобы было более понятно, давайте разберем участие маршрутизатора в домашней локальной сети. Предположим, что у вас дома есть настольный компьютер (desktop), ноутбук (laptop), принтер или МФУ (Многофункциональное устройство), планшет и в добавок вы хотите купить телевизор Smart с 3D. К вам в квартиру заходит всего лишь одинкабель LAN по которому провайдер предоставляет вам доступ к сети интернет. Возникает вопрос: "Как одновременно всем устройствам дать выход в сеть интернет, если кабель от провайдера в квартире один?".

Вот тут-то и приходит на помощь беспроводной маршрутизатор, который можно подключить к кабелю провайдера (верхнее изображение) и дать всем устройствам (Smart TV, компьютер, планшет...) выход в сеть интернет. Если провайдер использует телефонные линии, то подключение маршрутизатора к сети интернет выполняется через модем (нижнее изображение). Связь домашних устройств с беспроводным маршрутизатором осуществляется по кабелю LAN (опрессовка витой пары без инструмента) и по беспроводной сети Wi-Fi (примеры слабого сигнала Wi-Fi).