IP-адресацiя

IP-АДРЕСАЦІЯ

   IP-адрес – це унікально числовий адрес, однозначно ідентифікуючий вузол, групу вузлів або мережу. IP-адрес має довжину 4 байти і зазвичай записується у вигляді чотирьох чисел (так званих «октетів»), розділених крапками – W.x.y.z, кожне з яких може приймати значення в діапазоні від 0 до 255, наприклад, 213.128.193.154.

• Для того, щоб комп'ютер міг брати участь в мережевій взаємодії за допомогою протоколу IP, йому повинна бути обов'язково привласнений унікальна IP-адрес.

Класи IP-адрес

   Існує 5 класів IP-адрес – A, B, C, D, E. Приналежність IP-адреса до того або іншого класу визначається значенням першого октету (W). Нижче показана відповідність значень першого октету і класів адрес. 

   IP-адреса  перших трьох класів призначені  для адресації окремих вузлів  і окремих мереж. Такі адреси  складаються з двох частин  – номера мережі і номера  вузла. Така схема аналогічна  схемі поштових індексів –  перші три цифри кодують регіон, а останні – поштове відділення усередині регіону.   Переваги дворівневої схеми очевидні: вона дозволяє, по-перше, адресувати цілком окремі мережі усередині складеної мережі, що необхідне для забезпечення маршрутизації, а по-друге – привласнювати вузлам номера усередині однієї мережі незалежно від інших мереж. Природно, що комп'ютери, що входять в одну і ту ж мережу повинні мати IP-адреса з однаковим номером мережі.  

Рис.1 Об'єднана мережа. Номери вузлів і номера мереж. 

• У випадку  якщо два комп'ютери мають IP-адреса з різними номерами мереж (навіть якщо вони належать одній фізичній мережі), то вони не зможуть спілкуватися один з одним безпосередньо: для їх взаємодії необхідний маршрутизатор.

    IP-адреса різних класів відрізняються розрядністю номерів мережі і вузла, що визначає їх можливий діапазон значень. Наступна таблиця відображає основні характеристики IP-адрес класів A,B і C. 

    Наприклад, IP-адрес 213.128.193.154 є адресою класу C, і належить вузлу з номером 154, розташованому в мережі 213.128.193.0. 
    Схема адресації, визначувана класами A, B, і C, дозволяє пересилати дані або окремому вузлу, або всім комп'ютерам окремої мережі (широкомовна розсилка). Проте існує мережеве програмне забезпечення, якому потрібно розсилати дані певній групі вузлів, що необов'язково входять в одну мережу. Для того, щоб програми такого роду могли успішно функціонувати, система адресації повинна передбачати так звані групові адреси. Для цих цілей використовуються IP-адреса класу D.  
    Діапазон адрес класу E зарезервований і в даний час не використовується.

Двійкова  форма запису IP-адрес

     Разом з традиційною десятковою формою запису IP-адрес, може використовуватися і двійкова форма, що відображає безпосередній спосіб представлення адреси в пам'яті комп'ютера. Оскільки IP-адрес має довжину 4 байти, то в двійковій формі він представляється як 32-розрядне двійкове число (тобто послідовність з 32 нулів і одиниць). Наприклад, адреса 213.128.193.154 в двійковій формі має вигляд 11010101 1000000 11000001 10011010. Використовуючи двійкову форму запису IP-адреса, легко визначити схеми класів IP-адрес:

Двійкові схеми  IP-адресов класів A, B, C, D і E

     Особливі  IP-адрес

     Протокол IP припускає наявність адрес, які  трактуються особливим чином. До них відносяться наступні:

1.Адреси, значення першого октету яких рівне 127. Пакети, направлені за такою адресою, реально не передаються в мережу, а обробляються програмним забезпеченням вузла-відправника. Таким чином, вузол може направити дані самому собі. Цей підхід дуже зручний для тестування мережевого програмного забезпечення в умовах, коли немає можливості підключитися до мережі. 
 
2. Адреса 255.255.255.255. Пакет, в призначенні якого коштує адреса 255.255.255.255, повинен розсилатися всім вузлам мережі, в якій знаходиться джерело. Такий вид розсилки називається обмеженим широкомовленням. У двійковій формі ця адреса має вигляд 11111111 11111111 11111111 11111111. 
 
3. Адреса 0.0.0.0. Він використовується в службових цілях і трактується як адреса того вузла, який згенерував пакет. Двійкове представлення цієї адреси 00000000 00000000 00000000 00000000 

Додатково особливим  чином інтерпретуються адреси:

1. що містять 0 у всіх двійкових розрядах поля номера вузла; такі IP-адреса використовуються для запису адрес мереж в цілому;
2. що містять 1 у всіх двійкових розрядах поля номера вузла; такі IP-адреса є широкомовними адресами для мереж, номери яких визначаються цими адресами.

• Використання масок для IP-адресації

    Схема розділення IP-адреса на номер мережі і номер вузла, заснована на понятті класу адреси, є достатньо грубою, оскільки припускає всього 3 варіанти (класи A, B і C) розподілу розрядів адреси під відповідні номери. Розглянемо для прикладу наступну ситуацію. Допустимо, що деяка компанія, що підключається до Інтернет, розташовує всього 10-а комп'ютерами. Оскільки мінімальними по можливому числу вузлів є мережі класу C, то ця компанія повинна була б отримати від організації, що займається розподілом IP-адрес, діапазон в 254 адреси (одну мережу класу C). Незручність такого підходу очевидна: 244 адреси залишаться невикористаними, оскільки не можуть бути розподілені комп'ютерам інших організацій, розташованих в інших фізичних мережах. У разі ж, якщо дана організація мала б 20 комп'ютерів, розподілених по двох фізичних мережах, то їй повинен був би виділятися діапазон двох мереж класу C (поодинці для кожної фізичної мережі). При цьому число "мертвих" адрес подвоїться. 
      Для гнучкішого визначення меж між розрядами номерів мережі і вузла усередині IP-адреса використовуються так звані маски підмережі. Маска підмережі – це 4-байтове число спеціального вигляду, яке використовується спільно з IP-адресом. "Спеціальний вид" маски підмережі полягає в наступному: двійкові розряди маски, відповідні розрядам IP-адреса, відведеним під номер мережі, містять одиниці, а в розрядах, відповідних розрядам номера вузла, – нулі.  

• Маска підмережі  обов'язково указується при настройці  програмного модуля протоколу IP на кожному комп'ютері разом з IP-адресом

    Використання  в парі з IP -адресом маски підмережі  дозволяє відмовитися від застосування класів адрес і зробити гнучкішим  всю систему IP-адресации. Так, наприклад, маска 255.255.255.240 (11111111 11111111 11111111 11110000) дозволяє розбити діапазон в 254 IP-адреса, що відносяться до однієї мережі класу C, на 14 діапазонів, які можуть виділятися різним мережам.

    Для стандартного ділення IP-адрес на номер мережі і номер вузла, визначеного класами A, B і C маски підмережі мають вигляд:

Розподіл IP-адрес

   Оскільки  кожен вузол мережі Інтернет повинен володіти унікальною IP-адресою, то, безумовно, важливим є завдання координації розподілу адрес окремим мережам і вузлам. Таку координуючу роль виконує Інтернет Корпорація по розподілу адрес і імен (The Internet Corporation for Assigned Names and Numbers, ICANN). 
    Природно, що ICANN не вирішує завдань виділення IP-адрес кінцевим користувачам і організаціям, а займається розподілом діапазонів адрес між крупними організаціями-постачальниками послуг з доступу до Інтернет (Internet Service Provider), які, у свою чергу, можуть взаємодіяти як з дрібнішими постачальниками, так і з кінцевими користувачами. Так, наприклад функції по розподілу IP-адрес в Європі ICANN делегував Координаційному Центру RIPE (RIPE NCC, The RIPE Network Coordination Centre, RIPE - Reseaux IP Europeens). У свою чергу, цей центр делегує частина своїх функцій регіональним організаціям. Зокрема, російських користувачів обслуговує Регіональний мережевий інформаційний центр "RU-CENTER".