Systemy operacyjne i sieci komputerowe

Struktura adresu IP

Wstęp

• Do sieci komputerowej mogą być podłączone różne urządzenia, np. serwery, komputery, drukarki. Każde z nich musi mieć możliwość wymiany danych z innymi. Aby to było możliwe, potrzebny jest mechanizm pozwalający na zidentyfikowanie każdego urządzenia podłączonego do sieci.

• Identyfikacja odbywa się za pomocą unikatowych ciągów znaków nazywanych adresami. Adresy takie przypominają adres miejsca zamieszkania. Znając adres zamieszkania, np. kolegi, można wysłać do niego list, a poczta, posługując się adresem, dostarczy przesyłkę do miejsca przeznaczenia.

• W najpopularniejszych obecnie sieciach lokalnych działających w standardzie Ethernet spotyka się dwa rodzaje adresów: fizyczne – nazywane również adresami MAC (Media Access Control), logiczne – adresy IP (Internet Protocol).

Adresy fizyczne• Adres fizyczny jest nadawany przez producenta każdej karcie sieciowej

NIC (Network Interface Card) podczas jej wytwarzania. Adres ten jest niepowtarzalny i umieszczony w pamięci NiROM karty. Długość adresu fizycznego wynosi 48 bitów, lecz jest przedstawiany w postaci 12 cyfr szesnastkowych.

00:0A:E6:3E:FD:E1

• Pierwsze 24 bity oznaczają producenta karty sieciowej, pozostałe 24 bity są unikatowym identyfikatorem danego egzemplarza karty. Aby sprawdzić adres fizyczny karty, można w wierszu poleceń systemu Windows 200x i nowszych wersji wpisać polecenie ipconfig /all. W systemach z rodziny Windows 9x można użyć programu polecenia winipcfg.

Adresy logiczne

• Adres logiczny wskazuje punkt przyłączenia do sieci, który jest nazywany interfejsem.

• Komputer pracujący w sieci, wyposażony w kilka interfejsów, może mieć kilka adresów logicznych – po jednym dla każdego z tych interfejsów.

• Interfejsy to zwykle urządzenia fizyczne, np. karty sieciowe, ale mogą być nimi również urządzenia logiczne, np. w niektórych kartach sieciowych można wyróżnić podinterfejsy.

Adresy logiczne

• Adresy logiczne są nadawane przez administratora sieci.

• Adres taki może określać urządzenie, np. komputer, grupę urządzeń (adres grupowy) lub całą sieć (adres sieci).

• Może on być przypisany przez administratora lub uzyskany za pośrednictwem specjalnego serwera DHCP (Dynamie Host Configuration Protocol).

Adresy logiczne

• Niezależnie jednak od sposobu uzyskania adresu logicznego, w danej sieci nie mogą istnieć dwa urządzenia o takim samym adresie.

• Obecnie funkcjonują dwie wersje adresów IP: IPv4 - starsza wersja, bardzo rozpowszechniona, IPv6 - nowsza wersja, mniej popularna.

Adresy IPv4• Adres IP w wersji 4 ma zawsze długość 32 bitów. • Jest on podzielony na cztery 8-bitowe bloki zwane oktetami. • Administratorzy najczęściej przedstawiają adresy w postaci

dziesiętnej (notacja dziesiętna z kropkami).

Adres sieci i hosta• Każdy host w sieci pracuje w obrębie określonej sieci lokalnej;• Sieci lokalne mogą być oczywiście ze sobą połączone tworząc

sieć rozległą;• Ta struktura odzwierciedlona jest w adresie IP;• Zawiera on w sobie dwie informacje identyfikujące

jednoznacznie host w sieci rozległej: numer sieci (ang. network ID) jest to unikalny w obrębie sieci globalnej identyfikator danej sieci komputerowej i numer hosta (ang. host ID);

• Numer sieci określa wszystkie urządzenia znajdujące sie w tym samym segmencie sieci fizycznej i połączone z tym samym routerem;

• Wszystkie urządzenia podłączone do jednej sieci fizycznej musza mieć ten sam numer sieci;

Adres sieci i hosta• Numer sieci określany jest też często adresem sieciowym;• Numer hosta (ang. host ID) jest to unikalny w obrębie danej sieci

fizycznej identyfikator urządzenia (komputera, routery, drukarki sieciowej itp.) pracującego w sieci;

• Numer hosta określany jest też często adresem hosta.

Adres sieci, maska sieci i adres rozgłoszeniowy

• Przy oddawaniu do użytku łącza do sieci Internet jego użytkownikowi przyznawana jest pula kolejnych adresów IP. Do identyfikacji tych adresów używa się adresu sieci i maski sieci.

• Adres sieci – jest to pierwszy z kolejnych adresów IP przyznanych sieci. Adres ten nie powinien być przypisany żadnemu urządzeniu w sieci.

• Maska sieci – określa zakres kolejnych adresów IP przypisanych danej sieci. Maska sieci często nazywana jest także maska podsieci (ang. subnet mask).

• Ponadto w obrębie danej sieci specjalne znaczenie ma adres rozgłoszeniowy (ang. broadcast adress). Przesłanie danych pod ten adres oznacza rozesłanie ich jednocześnie do wszystkich urządzeń w danej sieci. Ten adres IP również nie powinien być przypisany żadnemu urządzeniu w sieci.

Blok ośmiu adresów IP

255.255.255.248 Maska sieci

Znaczenie maski podsieci• Aby lepiej zrozumieć znaczenie wartości maski sieci, należy

najpierw przyjrzeć się adresom IP zapisanym w postaci liczb dwójkowych (binarnych) i poznać strukturę maski podsieci.

• Adres IP jest 32-cyfrowa (bitowa) liczba binarna. W świecie komputerów liczby binarne są często dzielone na jednostki 8-bitowe (bajty). Adres IP jest również podzielony w ten sposób. Każda 8-bitowa wartość jest zapisywana w postaci liczby dziesiętnej z zakresu od 0 do 255. W ten sposób 32-bitowa wartość adresu IP jest zapisywana w postaci czterech liczb dziesiętnych, z których każda należy do zakresu od 0 do 255.

Struktura maski sieci

• Maska sieci może być również przedstawiona za pomocą liczb binarnych. W takiej postaci widać, ze składa się ona z dwóch części: początkowej, zawierającej same jedynki, końcowej, składającej się z samych zer.

• Należy zwrócić uwagę na część składająca się z samych jedynek. Nazywa się ją maską.

Struktura maski sieci

Struktura maski sieci

• Kiedy wartości, objętej maską, części adresów IP są takie same, to adresy należą do tej samej sieci.

• Na przykład objęte maską części adresów IP: 210.248.12.96 i 210.248.12.103 są takie same i należą one do tej samej sieci.

• Ponieważ jednak wartości objętych maska części adresów IP 210.248.12.103 i 210.248.12.104 są różne, adresy te należą do różnych sieci.

Maska sieci a liczba adresów IP w danej sieci

• Kiedy maska sieci jest przedstawiona za pomocą liczby binarnej, można określić liczbę adresów IP należących do tej sieci.

• Należy przyjrzeć się tej części maski, która składa sie z samych zer.

• Na przykład dla maski sieci 255.255.255.248 cześć złożona z zer ma długość trzech bitów, co oznacz, że sieci przypisanych jest osiem adresów IP.

Maska sieci a liczba adresów IP w danej sieci

Maska sieci a liczba adresów IP w danej sieci

• Maska sieci przedstawiona za pomocą liczby binarnej musi mieć, począwszy od pewnego miejsca na prawo, same zera, a od tego miejsca na lewo, same jedynki. Z tego powodu jako maskę sieci można podać wyłącznie te liczby, które kończą się ciągiem samych zer. Nie można na przykład podać wartości 255.255.255.15 .

• Wartości, które mogą być maską sieci:

255.255.255.192 = 11111111.11111111.11111111.11000000

255.255.255.0 = 11111111.11111111.11111111.00000000

• Wartości, które nie mogą być maską sieci:

255.255.255.15 = 11111111.11111111.11111111.00001111