Основные понятия сетевых технологий

Транспортный уровень передает данные между приложения­ми. Транспортные протоколы (UDP или TCP) хранят номера пор­тов источника и адресата, ассоциируя их с конкретными прило­жениями.

Прикладной уровень используется специалистами в процес­се разработки программного обеспечения, которое должно связываться по сети. Этот уровень ориентирован на программы и содержит все детали, касающиеся конкретных приложений. Про­граммист может сделать так, чтобы для работы в сети программа просто посылала информацию вниз по пакету протоколов.

Система адресации сети Интернет

Каждый подключенный к сети компьютер (хост) имеет свой адрес, по которому его может найти абонент из любой точки мира.

Сеть Интернет самостоятельно осуществляет передачу данных, при этом к адресам станций предъявляются специальные требо­вания. Адрес должен нести определенную информацию о своем владельце и иметь формат, позволяющий автоматически вести его обработку.

С этой целью для каждого компьютера устанавливаются два адреса, которые могут применяться равноценно:

       IP-адрес — такой уникальный цифровой адрес имеет каж­дый компьютер, подключенный к сети;

       доменный адрес — используется для удобства обращения к ресурсам сети.

Многие связывают IP-адреса с главными компьютерами (сер­верами). Однако в действительности сам компьютер в Интернет не имеет IP-адреса, так как он присваивается сетевой карте. Если в компьютере несколько плат, то каждая из них имеет уникаль­ный IР-адрес.

Цифровой адрес имеет длину 32 бита (4 байта). Его можно представить несколькими способами, но более привычна точеч­но-десятичная форма записи, при которой IP-адрес для удобства разделяется на четыре блока по 8 бит (1 байт), каждый из которых записывается в десятичном виде (числом от 0 до 255) и отделяется друг от друга точкой. Например, следующие числа — эквивален­тные представления одного и того же IP-адреса:

точечно-десятичная запись              134.24.8.66

десятичное число               2 249 721 922

двоичное число              10000110 00011000 00001000 01000010

шестнадцатеричное число              86 18 08 42

32-разрядный IP-адрес кодирует номер сети и номер сервера, то есть содержит полную информацию, необходимую для идентификации компьютера. Интернет состоит из тысяч взаимосвязан­ных сетей. Чтобы отличать одну сеть от другой, центр сетевой информации Интернет (Internet Network Information Center — InterNIC) гарантирует, что каждая сеть имеет свой уникальный идентификатор.

Программное обеспечение в сети Интернет интерпретирует поле, содержащее только единицы, как «все». Такое адресное поле представляет собой адрес передачи всем узлам сети (сооб­щение для всех компьютеров сети). Поле, содержащее только нули, интерпретируется как «это». Такое адресное поле означает «эту» сеть и «этот» сервер. Интернет резервирует эти два адреса (все 1 и все 0) только для таких целей.

В первоначальной системе кодировки IP-адреса старший байт (крайнее левое число) использовался как идентификатор номера сети, а три младших байта идентифицировали сервер. Например, в IP-адресе 192.168.0.1 идентификатор сети равен 192, а иденти­фикатор сервера— 168.0.1.

В результате можно было соединять между собой только 254 сети. Чтобы преодолеть это ограничение адресного пространства, изобрели простую, но эффективную схему кодирования. IP-адре­са больше не используют старший байт для номера сети. Вместо этого они используют старшие биты в старшем байте для иденти­фикации класса адреса, который определяет, сколько байт ис­пользуется для идентификатора сети.

Адреса класса А

Используют 1 байт для типа класса и идентификатора сети, из которых 1 старший бит кодирует класс адреса, а оставшиеся 7 бит доступны для сетевых идентификационных номеров. Оста­ется 3 байта (24 бита) для идентификационного номера сервера:

Это означает, что Интернет может связывать только 127 сетей с адресами класса А (номера сетей принимают значения 1-127, так как номер из одних нулей — это зарезервированный адрес). Однако, поскольку сети с такими адресами используют 24 бита для номера сервера, к каждой такой сети теоретически можно подключить 16 777 214 (224-2) компьютеров (номера серверов при­нимают значения 0.0.1- 255.255.254).

Адреса класса В

Используют 2 байта для типа класса и идентификатора сети, из которых 2 старших бита кодируют класс адреса, а оставшиеся 14 бит доступны для сетевых идентификационных номеров. Оста­ется 2 байта (16 бит) для идентификационного номера сервера:

В результате Интернет может подключить до 16 384 (214) сетей с адресами класса В (номера сетей принимают значения 128.0-191.255). Используя 16 бит для идентификатора сервера, каждая сеть с таким адресом теоретически может подключить до 65 534 (216-2) компьютеров (номера серверов принимают значения 0.1-255.254). Сети, к которым надо подсоединить больше серве­ров, требуют использования адресов класса А.

Адреса класса С

Используют 3 байта для типа класса и идентификатора сети, из которых 3 старших бита кодируют класс адреса, а оставшиеся 21бит доступны для сетевых идентификационных номеров. Оста­ется 1 байт (8 бит) для идентификационного номера сервера:

В результате Интернет может соединять до 2 097 152 (221) раз­личных сетей с адресами класса С (номера сетей принимают зна­чения 192.0.0-223.255.255). Однако 8 бит для идентификатора сервера ограничивает для каждой из таких сетей до 254 (28- 2) подключаемых компьютеров (номера серверов принимают зна­чения 1-254). Небольшие сети используют адреса класса С, а сети, к которым надо подсоединить больше серверов, требуют исполь­зования адресов классов В или А.

Адреса классов D и Е

InterNIC использует класс D для групповых адресов, которые обозначают группы серверов Интернет. Передача с использова­нием группового адреса доставляет сообщения нескольким глав­ным компьютерам.

Адреса класса Е зарезервированы для будущего использо­вания.

Сравните адресное пространство Интернет с кодировкой клас­са и без нее. При первоначальной схеме адресации Интернет мог бы соединять свыше 4 млрд (232) компьютеров, но все эти компью­теры были бы частью всего лишь 254 сетей. При использовании схемы кодировки класса адресов уменьшается потенциальное количество серверов примерно на 10%, но увеличивается потен­циальное количество сетей с 254 до более чем 2 млн (221). Исполь­зуя схему кодировки класса, Интернет жертвует несколькими адресами отдельных серверов, получая огромный выигрыш в количестве неповторяющихся сетевых идентификаторов.

В приведенном выше примере в IP-адресе 192.168.0.1 на са­мом деле идентификатор сети равен 192.168.0 (адрес класса С), а идентификатор сервера — 1. Вообще, адреса 192.168.0.1 — 192.168.0.254 зарезервированы для использования в локальных сетях в качестве внутренних IP-адресов.

InterNIC присваивает все сетевые идентификационные но­мера и гарантирует их уникальность. Внутри каждой сети администратор присваивает идентификаторы серверам. Следо­вательно, сетевые администраторы обладают значительной гиб­костью при организации своих сетей. Они могут использовать адресное пространство главных компьютеров сети по своему ус­мотрению, лишь бы каждый сетевой интерфейс имел уникальный адрес. Администратор может разбить адресное пространство сво­ей сети для эффективной организации локальной сети.

Предположим, что администратор отвечает за сеть Интернет, которая использует адреса класса В. Тогда администратор имеет 16 бит для идентификационного номера сервера. Он может разде­лить эти 16 бит на 2 байта, используя 1 байт как сетевой иденти­фикационный номер и 1 — как идентификатор сервера. Осуще­ствляя это, администратор создает подсеть.

Теоретически, можно было создать «подсеть из 254 взаимо­связанных сетей, каждая с 254 главными компьютерами (не 256, потому что значения, содержащие все единицы и все нули, заре­зервированы). Обычно сетевые администраторы используют ад­реса подсети, чтобы позволить одному адресу Internet охватить больше одной физической сети. Системы, подключенные к дру­гим сетям, посылают пакеты на адрес Интернет. Однако внутри подсетей программы маршрутизации используют адрес подсети, чтобы направить данные по правильному физическому адресу. Иными словами, сети используют адреса подсети внутренне. Дру­гие сети используют обычные адреса Интернет.