!_Лекция_11_Адресация_в_телекоммуникационных_сетях

1.

ВНИМАНИЕ!
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СРЕДСТВ СВЯЗИ, ФОТО,
ВИДЕО И ЗВУКОЗАПИСИ ЗАПРЕЩЕНО!

2. 35 кафедра сетей и систем связи космических комплексов

ВОЕННО-КОСМИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ А.Ф. МОЖАЙСКОГО
35 кафедра сетей и систем связи космических комплексов
Сети и телекоммуникации
Лекция
Доцент 35 кафедры
кандидат технических наук доцент
подполковник Акмолов Алексей Феликсович

3. Контроль освоения обучающимися учебного материала предыдущего занятия

Контрольный вопрос № 1:
Дайте понятие глобальных сетей.
Глобальные сети (Wide Area Networks, WAN) – территориально распределенные сети
связи для предоставления сервисов большому количеству абонентов на большой
территории - в пределах области, региона, страны, континента или всего земного шара.
Контрольный вопрос № 2:
Перечислите достоинства сети Frame Relay
Достоинства сети Frame Relay
1) Динамическое распределение пропускной способности канала связи; 2) Низкая
задержка доставки пакетов в сети; 3) Возможность предоставления пропускной
способности по требованию; 4) Возможность установки приоритетов для разных видов
трафика; 5) Возможность передачи чувствительного к временным задержкам трафика
голосового и видеотрафика 6) Высокая надежность работы сети
Контрольный вопрос № 3
Поясните принципы технологии ATM
ATM - Технология асинхронного режима передачи (Asynchronous Transfer Mode)
объединяет принципы коммутации пакетов и каналов для передачи разнородного
трафика (цифровых, голосовых и мультимедийных данных) по одним и тем же системам
и линиям связи, как в локальных, так и в глобальных сетях. Все виды трафика (голос,
видео, данные), смешиваются, уплотняются и передаются по одному каналу связи в
ячейках (cell) фиксированного размера в 53 байта,
3

4. Сети и телекоммуникации

Лекция № 11. Адресация в телекоммуникационных сетях
Цель: Получить представление о принципах физической,
логической
и
символьной
адресации
в
телекоммуникационных сетях.
Учебные вопросы:
1.Физическая адресация телекоммуникационных устройств
(MAC-адрес).
2.Логическая адресация телекоммуникационных устройств
(IP-адрес).
3.Доменная система имен (DNS).
4

5. Типы адресов сетевых интерфейсов телекоммуникационного оборудования

5
1.Аппаратный (физический, локальный) адрес (MAC-адрес) обычно встроен в
аппаратуру (записан в ПЗУ):
определяется технологией подсети, определяет устройство в пределах подсети
для большинства технологий локальных сетей – физический адрес сетевого адаптера
или порта коммутатора маршрутизатора, например: 11-А0-17-3D-BC-01
2. Логический адрес (IP-адрес) номер сети назначается централизованно, номер узла
назначается администратором:
определяет узел в пределах составной сети
состоит из двух частей: номера сети и номера узла
имеет размер 4 байта, например, 109.26.17.100
3. Символьное доменное имя (DNS), имена доменов регистрируются
централизованно, хоты получают имена от администраторов:
используется на прикладном уровне, например, в протоколах FTP или HTTP;
состоит из нескольких частей: например, имени машины, имени организации, имени
домена, например, www.citmgu.ru

6. Учебный вопрос № 1

Физическая адресация телекоммуникационных
устройств (MAC-адрес)
6

7. Понятие MAC-адреса

7
MAC-адрес (от англ. Media Access Control — управление доступом к среде, также Hardware
Address) — уникальный идентификатор, присваиваемый каждой единице активного
оборудования телекоммуникационных сетей (постоянный – физический адрес устройства).
Стандарт Ethernet предусматривает, что каждая сетевая карта должна иметь уникальный
шестибайтный номер (MAC-адрес), прошитый в ней при изготовлении.
MAC-адрес позволяет коммутатору уникально идентифицировать каждый узел сети и
доставлять данные только этому узлу, поэтому при появлении в сети устройства сетевому
администратору не нужно настраивать MAC-адрес.
Уникальность MAC-адресов:
каждый производитель получает в координирующем комитете IEEE Registration
Authority диапазон из шестнадцати миллионов (224) адресов и по мере исчерпания
выделенных адресов может запросить новый диапазон.
По трём старшим байтам MAC-адреса можно определить производителя.

8. Структура MAC-адреса

8
Стандарты IEEE определяют 48-разрядный (6 октетов) MAC-адрес, который визуально
разделен на четыре части.
24-битный уникальный идентификатор организации (OUI),
или
(Код
MFG
—
Manufacturing,
производителя)
производитель получает в IEEE (используются только
младшие 22 бит).
Старшие три октета выбираются производителем для
каждого экземпляра устройства.

9. Структура MAC-адреса

Пример: МАС-адрес ACDE4801020316
Шестнадцатеричный (канонический) формат:
AC-DE-48-01-02-03 (Windows)
AC:DE:48:01:02:03 (Unix)
ACDE.4801.0203 (Cisco)
MAC-48
|
|
OUI
| дополнительный идентификатор |
| Октет 0 | Октет 1 | Октет 2 | Октет 3 | Октет 4 | Октет 5 |
| A
C | D
E | 4
8 | 0
1 | 0
2 | 0
3 |
|1010 1100|1101 1110|0100 1000|0000 0001|0000 0010|0000 0011|
| |
|одиночный (0) или групповой (1) адресат
|
всегда 0 при использовании OUI
9

10. Учебный вопрос № 2

Логическая адресация телекоммуникационных
устройств (IP-адрес)
1
0

11. Основные понятия

1
1
Интернет (англ. Internet) всемирная система объединённых телекоммуникационных
сетей, построенная на использовании протокола IP и маршрутизации пакетов данных по
выделенным телефонным аналоговым и цифровым линиям, оптическим каналам связи и
радиоканалам, в том числе спутниковым линиям связи.
ЭВОЛЮЦИЯ ТОПОЛОГИИ СЕТИ ИНТЕРНЕТ
В процессе своего развития топология сети Интернет прошла следующие этапы:
1. Централизованные сети передачи данных
2. Ячеистые децентрализованные сети
3. Сетевой децентрализованный принцип построения сети

12. Протокол IP

12
IP-адрес (айпи-адрес, сокращение от англ. Internet Protocol Address) — уникальный
сетевой адрес узла в пределах телекоммуникационной сети, работает на 3 сетевом
уровне ЭМВОС (изменяемый – логический адрес устройства).
Задача протокола IP – осуществление маршрутизации дейтаграмм (определение
оптимального пути следования дейтаграмм с помощью алгоритмов маршрутизации от
узла-отправителя сети к любому другому узлу сети на основании IP адреса).
Двоичная нотация
10000000 00001010 11111111 00011110
Шестнадцатеричная нотация
80.0A.FF.1E
Десятичная нотация
128.10.255.30
В версии протокола IPv4 IP-адрес имеет длину 4 байта (представляет собой
32-битовое число, по восемь бит в ячейке).
IP-адрес записывается в виде четырёх десятичных чисел значением от 0 до 255,
разделённых точками, например, 192.168.0.3. Такой способ нумерации позволяет иметь в
сети более четырех миллиардов компьютеров.

13. СТРУКТУРА IP-АДРЕСОВ РАЗНЫХ КЛАССОВ

13
Все IP-адреса делятся на две логические части — номер сети и номер узла сети (номер
хоста). Первые биты IP-адреса используются для определения класса IP-адреса.

14. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАСОК В IP-АДРЕСАЦИИ

14
Маска — число, которое используется в паре с IP-адресом; двоичная запись маски
содержит единицы в тех разрядах, которые должны в IP-адресе интерпретироваться как
номер сети.
Для стандартных классов сетей маски имеют следующие значения:
класс А - 11111111. 00000000. 00000000. 00000000 (255.0.0.0);
класс В - 11111111. 11111111. 00000000. 00000000 (255.255.0.0);
класс С - 11111111. 11111111.11111111. 00000000 (255.255.255.0).
Исходный IP-адрес:
10000001 00101100 10001101 00001111 (129.44.141.15)
Интерпретация на основе классов:
номер сети 129.44.0.0
номер узла 0.0.141.15
10000001 00101100 10001101 00001111
При наложении маски
11111111 11111111 11000000 00000000 (255.255.192.0)
номер сети 129.44. 128.0
номер узла 0.0. 13.15
10000001 00101100 10001101 00001111

15. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАСОК В IP-АДРЕСАЦИИ

15
Существует короткий вариант записи маски, называемый префиксом или короткой маской.
Сеть 80.255.147.32 с маской 255.255.255.252, можно записать в виде 80.255.147.32/30, где
«/30» указывает на количество двоичных единиц в маске, то есть тридцать бинарных
единиц (отсчет ведется слева направо).
IP/маска
До последнего IP
в подсети
Маска
Количество адресов
Количество хостов
Класс
a.b.c.d/32
+0.0.0.0
255.255.255.255
1
1*
1/256 C
a.b.c.d/31
+0.0.0.1
255.255.255.254
2
2*
1/128 C
a.b.c.d/30
+0.0.0.3
255.255.255.252
4
2
1/64 C
a.b.c.d/29
+0.0.0.7
255.255.255.248
8
6
1/32 C
a.b.c.d/28
+0.0.0.15
255.255.255.240
16
14
1/16 C
a.b.c.d/27
+0.0.0.31
255.255.255.224
32
30
1/8 C
a.b.c.d/26
+0.0.0.63
255.255.255.192
64
62
1/4 C
a.b.c.d/25
+0.0.0.127
255.255.255.128
128
126
1/2 C
a.b.c.0/24
+0.0.0.255
255.255.255.000
256
254
1C
a.b.c.0/23
+0.0.1.255
255.255.254.000
512
510
2C
a.b.c.0/22
+0.0.3.255
255.255.252.000
1024
1022
4C
a.b.c.0/21
+0.0.7.255
255.255.248.000
2048
2046
8C
a.b.c.0/20
+0.0.15.255
255.255.240.000
4096
4094
16 C

16. ТЕХНОЛОГИЯ БЕСКЛАССОВОЙ МЕЖДОМЕННОЙ МАРШРУТИЗАЦИИ

Технология бесклассовой междоменной маршрутизации
(Classless Inter-Domain Routing, CIDR)
Основные задачи CIDR:
Более экономное расходование адресного пространства за счет
выделения пула адресов в точном соответствии с требованиями каждого
клиента
Уменьшение числа записей в таблицах маршрутизаторов, за счет
объединения маршрутов.
16

17. ТИПЫ IP-АДРЕСОВ

17
Unicast – адресует отдельный сетевой интерфейс, используется для
передачи сообщений конкретному узлу внутри локальной сети (например
192.168.1.23).
Broadcast – адресует все интерфейсы заданной подсети, пакет с адресом
192.190.21.255 доставляется всем узлам сети 192.190.21.0. Такая рассылка
называется широковещательным сообщением.
Multicast –
адресует группу интерфейсов, возможно принадлежащих
разным подсетям.
«Номер сети».«все нули» – адрес сети (например 192.168.10.0)
0.0.0.0 - адрес шлюза по умолчанию, т.е. адрес устройства, которому следует
направлять информационные пакеты, если они не нашли адресата в
локальной сети
127.х.х.х – loopback используется для тестирования
взаимодействия процессов в пределах одного устройства.
программ
и

18. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ IP-АДРЕСОВ

18
Централизованная процедура получения реальных или публичных
адресов:
1.Международная организация InterNIC распределяет адреса между
национальными организациями и крупными провайдерами;
2.В России – национальный институт РосНИИРОС.
Для локальных автономных сетей адреса могут назначаться произвольно!
Частные IP-адреса зарезервированные только для локальных сетей

19. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА НАЗНАЧЕНИЯ IP-АДРЕСОВ УЗЛАМ СЕТИ

IP-адрес называют статическим
(постоянным, неизменяемым), если
он назначается пользователем или
администратором в настройках
устройства, и не может быть
присвоен другому устройству.
Недостатки ручного
конфигурирования:
1.Большой объем административной
работы (перемещение из одной сети в
другую)
2. Высокая вероятность ошибки при
назначении маски и адресов для узла,
шлюза, сервера DNS
(дублирование IP-адресов)
19
IP-адрес
называют динамическим (непостоянным,
изменяемым), если он назначается
автоматически при подключении устройства к
сети и используется в течение ограниченного
промежутка времени, указанного в сервисе
назначавшего IP-адрес.
Динамическая адресация –
обеспечивается протоколом Dynamic Host
Configuration Protocol (DHCP), который
работает в следующих режимах:
1.Централизованная «ручная» процедура
назначения адресов
2.Автоматическое назначение статических
адресов
3.Автоматическое динамическое
распределение адресов

20. DHCP – АРХИТЕКТУРА «КЛИЕНТ-СЕРВЕР»

1. DHCP-клиент
в
состоянии
"инициализация",
широковещательное сообщение discover (исследовать).
20
посылает
2. DHCP-сервер отвечает на него сообщением offer (IP-адрес и
конфигурационная информация).
3. DHCP-клиент
• переходит в состояние "выбор" и собирает конфигурационные
предложения от DHCP-серверов
• выбирает одно из предложений и переходит в состояние "запрос"
• отправляет широковещательное сообщение request (запрос).
4.Выбранный DHCP-сервер посылает сообщение DHCP-acknowledgment
(подтверждение IP-адреса и параметров аренды), остальные серверы
аннулируют свои предложения.
5. DHCP-клиент получает подтверждение и переходит в состояние
"связь". При истечении срока аренды адреса компьютер пытается
обновить параметры аренды у DHCP-сервера.

21. Учебный вопрос № 3

Доменная система имен (DNS)
21

22. ДОМЕННАЯ СИСТЕМА ИМЕН

Пример построения доменной системы имен
Доменная система имен (Domain
Name
System,
DNS)
–
распределенная база данных,
которая содержит информацию о
компьютерах, включенных в сеть
Интернет.
Основная задача DNS в соответствие числовому Интернет-адресу
компьютера ставится уникальное доменное имя.
Типичное имя домена состоит из нескольких частей, расположенных в
определенном порядке и разделенных точками. www.gov.ru – официальный
сайт правительства России.
22

23. ПРОСТРАНСТВО ДОМЕННЫХ ИМЕН

23
Пример имени хоста в доменной нотации
Пример имен доменов верхнего уровня
Доменные имена строятся по
иерархическому
принципу.
Самый правый – домен верхнего
уровня (географический, либо
административный).
Далее
расшифровка доменного имени
производится справа налево.

24. URL – УНИВЕРСАЛЬНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ НА РЕСУРС В ИНТЕРНЕТЕ

24
При работе в Internet используются не доменные имена, а универсальные
указатели ресурсов, называемые URL (Universal Resource Locator).
URL - это адрес любого ресурса (документа, файла) в Internet, он указывает, с
помощью какого протокола следует к нему обращаться, какую программу
следует запустить на сервере и к какому конкретному файлу следует
обратиться на сервере.
Общий вид URL: протокол://хост-компьютер/имя
http://www.lessons-tva.info/book.html).
файла
Любой файл на компьютере может быть точно указан
через структуру папок и имя файла.
(например:

25. Задание на самостоятельную работу

Задание 1:
Изучить структуру вычислительной сети на основе Эталонной
модели взаимодействия открытых систем
Рекомендуемая литература:
Е.Н.Косяков, А.В.Родионов, К.Ю.Цветков. Сети связи и системы
коммутации: учебник. - СПб.: ВКА имени А.Ф.Можайского, 2012. –
С. 23–31.
Задание 2:
Изучить функциональное назначение уровней вычислительной
сети на основе Эталонной модели взаимодействия открытых
систем
Рекомендуемая литература:
Е.Н.Косяков, А.В.Родионов, К.Ю.Цветков. Сети связи и системы
коммутации: учебник. - СПб.: ВКА имени А.Ф.Можайского, 2012. –
С. 17–19.
25

26. Контроль освоения обучающимися учебного материала

Контрольный вопрос № 1:
Дайте понятие MAC-адрес.
MAC-адрес (от англ. Media Access Control — управление доступом к среде,
также Hardware Address) — уникальный идентификатор, присваиваемый каждой единице
активного оборудования телекоммуникационных сетей (постоянный – физический адрес
устройства).
Контрольный вопрос № 2:
В чем заключается задача протокола IP
Задача протокола IP – осуществление маршрутизации дейтаграмм (определение
оптимального пути следования дейтаграмм с помощью алгоритмов маршрутизации от
узла-отправителя сети к любому другому узлу сети на основании IP адреса).
Контрольный вопрос № 3
Что такое DNS и в чем его задача
Доменная система имен (Domain Name System)
Основная задача DNS в соответствие числовому Интернет-адресу компьютера ставится
уникальное доменное имя.
26

27. Сети и телекоммуникации

Лекция закончена!
Спасибо за внимание!
27