Sieci komputerowe

1.

Sieci komputerowe
Adresacja w sieciach IP
dr Wojciech Sobolewski
WSPA, Lublin
w.sobolewski@wspa.pl

2.

Zagadnienia do realizacji (wg sylabusa):
Model OSI i model TCP/IP.
Standard Ethernet.
Protokoły TCP/IP.
Adresacja w sieciach IP.
Adresowanie statyczne i dynamiczne (DHCP, BOOTP, ARP/RARP).
Subnetting (podsieci).
Protokoły transportowe UDP i TCP,
Zasada działania DNS.
Routing w sieciach - statyczny i dynamiczny (RIP,OSPF)
Sieci bezprzewodowe.

3.

Protokół internetowy (IP)
IP (od ang. Internet Protocol) jest to protokół
komunikacyjny warstwy sieciowej modelu OSI (warstwy
internetu w modelu TCP/IP).
Protokół internetowy to zbiór reguł, według których
działają urządzenia sieciowe w celu nawiązania
łączności i wymiany danych.
IP jest używany powszechnie w Internecie i lokalnych
sieciach komputerowych. Obecnie wykorzystywane są
protokoły w wersjach IPv6 i IPv4.

4.

IPv4 i IPv6
IPv4 i IPv6 nie współdziałają ze sobą i protokół IPv6 nie
jest zgodny z protokołem IPv4. Aby host rozpoznawał
i przetwarzał obie wersje adresów, musi korzystać
zarówno z protokołu IPv4 jak i IPv6.
Adres IPv6 składa się ze 128 bitów podzielonych na 16bitowe fragmenty, oddzielone dwukropkami. Każdy 16bitowy blok reprezentowany jest za pomocą 4-cyfrowej
liczby szesnastkowej.
Przykład adresu IPv6 w postaci heksadecymalnej:
AE54:7D7D:6CF2:04FC:AE54:7D7D:6CF2:04FC

5.

Konfigurując protokół TCP/IP (IPv4)
musimy znać następujące adresy:
numer IP urządzenia, niepowtarzalny 32 bitowy numer, np.
192.168.27.21.
numer maski, który określa sieć do której należy urządzenie, np.
255.255.255.128
numer bramki internetowej (routera), która zapewnia wyjście sygnału
poza sieć lokalną, w której pracuje urządzenie sieciowe, np.
192.168.27.1
numer sieci zarezerwowany do routingu: pierwszy 32 bitowy numer
w sieci, np. 192.168.27.0
numer rozgłoszeniowy, wykorzystywany do zadań specjalnych: ostatni
32 bitowy numer w sieci, np. 192.168.27.255.

6.

Klasy adresów IP
65 534
(2^16 - 2)
2 097 152
klasa A – numery IP zaczynające się od bitu 0, 7-bitowy adres sieciowy,
dopuszczalny pierwszy bajt z zakresu 1 do 126, 0 i 127 są zarezerwowane, 3bajtowy adres hosta,
klasa B – numery IP zaczynające się od bitów 10, 14-bitowy adres sieciowy,
pierwszy bajt z zakresu 128 do 191, 2-bajtowy adres hosta,
klasa C – numery IP zaczynające się od bitów 110, 21-bitowy adres sieciowy,
2097152 sieci, pierwszy bajt z zakresu 192 do 223, 1-bajtowy adres hosta, 0 i 255
zarezerwowane.

7.

Klasy adresów IP - liczba bitów
Klasa A
Klasa B
Klasa C

8.

Liczba sieci i hostów
w klasach adresów IP
Klasy D i E są zarezerwowane do zastosowań specjalnych.
klasa D – numery IP zaczynające się od bitów 1110, 28 bitów
adresów grupowych. Klasa stworzona do łączności multicast.
klasa E – numery IP zaczynające się od bitów 11110, 27 bitów
do dalszej adresacji, zarezerwowane do przyszłych zastosowań
Tylko klasy A, B i C są wykorzystywane do adresowania
sieci i hostów. Adresy klasy C przeznaczone są dla małych
organizacji. Każda klasa C może mieć do 254 hostów, a sieci
takich może być ponad 2 miliony. Adresy klasy B są
przeznaczone dla sieci o rozmiarach do 65534 hostów. Może
być co najwyżej 16384 sieci w klasie B.

9.

adresy prywatne
Pule adresów IP w poszczególnych klasach niewidoczne
w sieci Internet (zarezerwowane dla wewnętrznych
sieci komputerowych, tzw. adresy prywatne):
A: 10.0.0.0 – 10.255.255.255
dla maski 255.0.0.0 (10.0.0.0/8)
B: 172.16.0.0 – 172.31.255.255
dla maski 255.255.0.0 (172.16.0.0/12)
C: 192.168.0.0 – 192.168.255.255
dla maski 255.255.255.0 (192.168.0.0/16)

10.

adresy specjalne
127.0.0.1 – specjalny adres dla ruchu lokalnego w hoście
(pętla zwrotna – loopback).
W poszczególnych pulach adresów IP (zakresach)
zarezerwowane są numery:
dla adresu sieci (routing) - pierwszy dostępny numer IP
dla adresu rozgłoszeniowego (broadcast) – ostatni
dostępny numer IP.

11.

Classless Inter-Domain Routing (CIDR)
bezklasowa metoda przydzielania adresów IP,
wprowadzona w 1993 roku przez Internet Engineering Task
Force w celu zastąpienia wcześniejszego, klasowego
sposobu adresacji. Jest usprawnieniem protokołu IPv4.
W CIDR długość maski podsieci jest dostosowana do
potrzeb danej podsieci lub wpisu w tablicy routingu
(variable length subnet masks – VLSM), a nie ustalana
jedna dla całej sieci.
CIDR pozwala na efektywniejsze wykorzystywanie puli
adresów IP oraz zmniejszenie tablic routingu.

12.

Classless Inter-Domain Routing (CIDR)
CIDR umożliwia wydajniejszy przydział przestrzeni
adresowej IPv4 przez eliminację tradycyjnej koncepcji klas
adresów IP. Pozwala na używanie masek sieciowych
różnej długości dla adresów z dowolnej podsieci,
w przeciwieństwie do modelu z klasami, w których
występowały jedynie maski długości 8, 16, 24 bitów.
Wprowadzenie CIDR wiązało się z problemem
niewystarczającej ilości adresów IP w wersji 4.
protokołu.

13.

Adres CIDR
w zależności od maski sieciowej
CIDR Wielkość
w odniesieniu do klasy C
/32
1/256 C
/31
1/128 C
/30
1/64 C
/29
1/32 C
/28
1/16 C
/27
1/8 C
/26
1/4 C
/25
1/2 C
/24
1C
/23
2C
/22
4C
/21
8C
/20
16 C
/19
32 C
/18
64 C
/17
128 C
Liczba adresów
Maska podsieci
1
2
4
8
16
32
64
128
256
512
1024
2048
4096
8192
16 384
32 768
255.255.255.255
255.255.255.254
255.255.255.252
255.255.255.248
255.255.255.240
255.255.255.224
255.255.255.192
255.255.255.128
255.255.255.000
255.255.254.000
255.255.252.000
255.255.248.000
255.255.240.000
255.255.224.000
255.255.192.000
255.255.128.000

14.

Przeliczanie adresów IP
na postać binarną

15.

Przykład adresacji sieci i hostów:
Adres sieci to 192.168.2.112 /29 – czyli 29 bitów maski jest
używanych do określenia adresu podsieci, 3 pozostałe bity są
używane do adresacji hostów.
Maska w zapisie dwójkowym:
11111111.11111111.11111111.11111000
Adres sieci w zapisie dwójkowym:
11000000.10101000.00000010.01110000
W masce tego typu można zaadresować 2 do potęgi 3 = 8 hostów.
Użytecznych adresów hostów będzie jednak tylko 6, ponieważ
w tym wypadku adres 192.168.2.112 jest użyty jako adres podsieci,
natomiast adres 192.168.2.119 (ostatni w tej podsieci) jest adresem
rozgłoszeniowym (ang. broadcast).

16.

Zasady adresowania IP:
numer hosta w obrębie danej sieci musi być unikalny,
nie można stosować numerów zaczynających się od
127, ponieważ adresy zaczynające się od 127 służą do
adresowania pętli zwrotnej, pakiety wysyłane na adres
pętli zwrotnej nie opuszczają komputera,
nie można stosować adresów, w których wszystkie
bity mają wartość zero, tj. 0.0.0.0, ponieważ adres
składający się z samych zer jest zarezerwowany do
oznaczania dowolnego komputera,

17.

Zasady adresowania IP:
nie można stosować adresów składających się z samych
jedynek, tj. 255.255.255.255, ponieważ jest on przeznaczony
do rozgłaszania, w lokalnej sieci każdy pakiet wysłany na taki
adres trafi do wszystkich interfejsów w danej sieci,
nie można stosować adresów dla hostów składających się
z samych zer w części adresu hosta np. 192.168.0.0,
ponieważ są one przeznaczone do oznaczenia sieci,
nie można stosować adresów dla hostów składających się z
samych jedynek w części adresu hosta np. 192.168.255.255,
ponieważ są one przeznaczone do oznaczania adresów
rozgłoszeniowych sieci.

18.

Kalkulator podsieci

19.

Przykład adresacji sieci i hostów:
Wyznaczymy adres podsieci oraz adres rozgłoszeniowy
(broadcast), biorąc dowolny adres hosta z tej podsieci oraz
maskę podsieci.
Mamy podsieć w której może pracować około 50 komputerów.
Najmniejsza liczba bitów adresu hosta n = 6 (bo 2^6 = 64 adr.),
dlatego maska podsieci to 255.255.255.192, czyli binarnie:
11111111.11111111.11111111.11000000 lub inaczej /26
Adres IP jednego z hostów w tej podsieci to 192.168.2.130, co
w przeliczeniu na system binarny daje:
11000000.10101000.00000010.10000010

20.

Przykład adresacji sieci i hostów:
Jeżeli chcemy wyznaczyć adres sieci, to w adresie IP hosta na
ostatnich 6 pozycjach należy zamienić cyfry na zera, czyli
binarnie będzie to adres:
11000000.10101000.00000010.10000000
Wynika z tego, że dziesiętna postać adresu sieciowego w tym
wygląda następująco: 192.168.2.128
Jeżeli chcemy wyznaczyć adres rozgłoszeniowy (broadcast)
to należy wstawić w adresie IP jedynki na ostatnich
6 pozycjach. Czyli binarnie adres broadcast wynosi:
11000000.10101000.00000010.10111111
Zatem adres broadcast w przeliczeniu na system dziesiętny
daje nam 192.168.2.191

21.

Przykład adresacji sieci i hostów:
Sprawdzimy, czy liczba adresów w naszej podsieci odpowiada
masce podsieci:
6 bitów adresu hosta daje nam 2^6 = 64 adresy.
Adres rozgłoszeniowy poprzedniej podsieci = 192.168.2.127
(jest o 1 mniejszy, niż adres naszej podsieci)
Obliczony adres rozgłoszeniowy naszej sieci = 192.168.2.191
więc całkowita liczba adresów naszej sieci:
191 - 127 = 64 (bingo!)
zakres adresów użytkowych: 192.168.2.129 - 192.168.2.190
(62 adresy)