Префикс подсети. Бесклассовая адресация (Classless).

Практическая работа №2.

Структура построения IP сети. Бесклассовая адресация.

Цель работы. Изучить принцип построения IPсетей, виды маршрутизации, протоколы внутридоменной и междоменной маршрутизации. Выяснить различия классовой и бесклассовой адресации. Принцип работы протокола VLSM.

Практическое задание. Ответить на ключевые вопросы. Построить адресацию сети, с заданными параметрами (по вариантам), применяя бесклассовую адресацию. Варианты оговаривают диапазон адресации, задавая адрес с маской /24 (количество адресов сети размера класса С, равное 256)

Ключевые вопросы.

1. Суть доменного принципа построения IP сетей.

2. Виды доменной маршрутизации по типу построения сети Интернет.

3. Примеры протоколов внутридоменной и междоменной маршрутизации.

4. Методы бесклассовой маршрутизации CIDR и VLSM. Расшифровать аббревиатуру и перевести название.

5. Классовая адресация. Назвать классы адресов.

6. Суть бесклассовой адресации.

7. Принцип работы технологии VLSM.

8. Длина IP адреса.

9. Длина MAC адреса.

Варианты.

Ключевые положения.

Структура построения IP сети.

IP сети строятся по доменному принципу,который состоит в следующем.

Во фрагменте (домене), администрируемом единой организацией, действует единая маршрутизация, являющаяся внутридоменной.Взаимодействие между доменами организуется с помощью междоменноймаршрутизации. Схема представлена на рисунке1.

Рисунок 1. Доменный принцип построения IP сети. Соответствие между алгоритмами маршрутизации и используемыми протоколами.

Доменную маршрутизацию можно разделить по типу построения сети Интернет:

-внутридоменная (протоколы RIP, OSPF, IS-IS);

-междоменная (протокол BGP).

Внутридоменную маршрутизацию можно разделить по типу применяемого алгоритмов:

• дистанционно-векторные алгоритмы (Distance Vector Algorithms, DVA), (протокол RIP);
• алгоритмы состояния связей (Link State Algorithms, LSA), (протоколы IS-IS (Intermediate System to Intermediate System), OSPF (Open Shortest Path First).

IP-адресация.

IP-адресация бывает классовая и бесклассовая.

В современной сети Internet действуют протоколы версии IPv4 и IPv6.

В IPv4 каждому узлу сети ставится в соответствие IP-адрес длиной 4 октета (4 байта=32бита). В версии IPv6 для обозначения адреса используется 128 бит. В данной работе рассматривается протокол версии IPv4.

Всего существующих IP-адресов IPv4 около миллиарда (2^32).

Для передачи пакетов информации одного понятия IP-адреса недостаточно. Существует еще, так называемая, маска подсети.

В заголовке IP-пакета есть поля source IP и destination IP. Там содержатся IP-адреса источника и отправителя соответственно (каждый по 32 бита). Внутри пакетов нет никаких масок. Разделителей между октетами IP-адреса тоже нет. Однако, когда IP-адрес присваивается интерфейсу (сетевому адаптеру) маршрутизатора, то кроме адреса ему назначают еще и маску подсети. Маска нужна для определения границ подсети. Чтобы каждый мог определить, кто с ним в одной подсети, а кто за ее пределами.

Например, IP-адресу 192.168.11.10 может соответствовать маска класса С 255.255.255.0.

Классовая адресация.

Немногим ранее адресация сетевых устройств в IP-сетях осуществлялась только по классам:

Класс А – с использованием маски 255.0.0.0.

Класс В – с использованием маски 255.255.0.0.

Класс С – с использованием маски 255.255.255.0.

В данной системе адресации числа в масках фиксированные, обозначающие размер сети с количеством сетевых устройств (компьютеров) в ней. Каждое число представляет собой набор восьми нулей и единиц, определяющих конкретное число в двоичной системе счисления. Например, 00000000=0, 11111111=255.

Чтобы определить границы подсети, компьютер делает побитовое умножение (логическое «и» в Булевой алгебре) между IP-адресом и маской, получая на выходе адрес с обнуленными битами в позициях нулей маски. Например, на адрес 192.168.11.10 накладываем маску класса С 255.255.255.0 для выяснения границы подсети.

11000000.10101000.00001011.00001010

11111111.11111111.11111111.00000000

11000000.10101000.00001011.00000000

Определился адрес подсети 192.168.11.0, который соответствует сети класса С, т.е., количество сетевых адресов в ней доступно в диапазоне 0-255. При этом, не считая 0 адрес и 255, которые по умолчанию принято использовать для обозначения адреса подсети (192.168.11.0) и направленного бродкаста – широковещательного адреса (192.168.11.255) для данной сети. Поэтому остаются номера в данном классе с 1 по 254, из которых также многие отводятся для других целей, например, для адресации интерфейсов выхода во внешнюю сеть.

Префикс подсети. Бесклассовая адресация (Classless).

Маска подсети представляет из себя 32 бита. Но в отличие от IP-адреса, нули и единицы в ней не чередуются. Всегда сначала содержатся N единиц. Это количество единиц N называется префиксом подсети.

Рассмотрим существующие технологии бесклассовой адресации: CIDR и VLSM.

Метод CIDR – Classless Inter-Domain Routing, метод бесклассовой междоменной маршрутизации, основан на методе маски переменной длины подсети VLSM - Variable Length Subnet Mask,. Работают эти методы в паре, тесно связанно между собой. Разберем основы этих методов.

Для начала определим термин рекурсия. Под рекурсией понимается метод определения функции через её предыдущие и ранее определенные значения, а так же способ организации вычислений, при котором функция вызывает сама себя с другим аргументом.

Технологии CIDR и VLSM позволяют рекурсивно (то есть «через себя») делить порции адресного пространства, выделенного организации ренее. При этом схема деления пространства остается «спрятана» внутри организации (то есть, для пользователей Интернет подобная схема разделения остается прозрачной и незаметной).

Основной принцип методов состоит в том, что понятие класса уже не применяется. Но при использовании их следует помнить, что после получения от провайдера Интернет адреса и маски (скажем, длиной 22 бита), организация не имеет права уменьшить длину этой маски (использовать в ней меньшее количество битов, соответственно, расширив адресное пространство).

С технологией CIDR неразрывно связано понятие суммаризация.

Суммаризация (агрегация) адресов означает, что несколько сетей могут быть собраны в одну сеть (сеть с более емкой маской), и ее уже использовать при маршрутизации. CIDR позволяет применять эффективный механизм маршрутизации путем рекурсивного выделения блока адресов. Впоследствии этого, маршрутизация опирается уже на выделенный блок адресов, а не на отдельный адрес какого-либо класса. Этот метод применяется на уровне суперсетей. Адресный блок выделяется комиссией по константам Internet отдела регистрации Internet. Далее – к провайдерам верхнего уровня, вниз, через цепь нижестоящих по уровням провайдеров, и, наконец, - к клиенту.

И, напротив, для более эффективного использования выделяемого адресного пространства, с помощью маски переменной длины (VLSM), выделенный диапазон адресов может быть спроектирован под потребности конкретной сети, разбит на более мелкие адресные диапазоны подсетей, уменьшая избыточность выделяемого диапазона адресов. Для этого используется расширенный адресный префикс N.

Рассмотрим пример распределения адресного пространства в заданных подсетях с использованием маски переменной длины VLSM.

Для начала повторим основы Булевой алгебры – перевод из десятичной системы счисления в двоичную и наоборот.

Табл.1 Соответствие десятеричных символов двоичным

На следующей схеме представлены веса разрядов IP-адреса (32 разряда) и маски (32 разряда) в двоичной с\с.

Эквивалент двоичного разряда в адресе или маске десятичному значению называется весом разряда.

Первый октет адреса или маски

Второй октет

Третий октет

Четвертый октет

Табл.2 Соответствие разрядов двоичного значения IP-адресов и масок подсетей десятичному эквиваленту.

Например.

00110101=0+0+32+16+0+4+0+1=53

Рассмотрим пример проектирования адресного пространства сети конкретного предприятия с применением маски переменной длины.

Пусть задана IP сеть со следующими параметрами.

1. Филиал MAIN – содержит две подсети LAN1с количеством хостов 50 и LAN2 с количеством хостов 50.

2. Филиал Branch1 – содержит LAN1с количеством хостов 25 и LAN2 с количеством хостов 16.

3. Филиал Branch2 – содержит LAN1с количеством хостов12 и LAN2с количеством хостов 12.

Предположим, предприятию выделен IP-адрес 192.168.10.0/24 в формате, соответствующему классу С.

Задание.

Необходимо распределить заданное адресное пространство, используя VLSM – изменяя длину маски подсети. Нарисовать схему с тремя взаимодействующими через маршрутизаторы филиалами. Привести расчет адресного пространства каждой подсети в схеме.

Для начала напомним, что маска подсети имеет фиксированное значение совокупности последовательно стоящих единиц (эта совокупность и определяет число N префикса подсети). В случае, когда N=24, как в задании, данный префикс принадлежит классу С, с диапазоном возможных в данном формате адресов 0 – 255. И соответственно, маской 255.255.255.0.

Итак. Задано:

IP-адрес для всего адресного пространства, которое необходимо распределить: 192.168.10.0.

1. Филиал MAIN – содержит две подсети: LAN1с количеством хостов 50 и LAN2 с количеством хостов 50.

2. Филиал Branch1 -содержит две подсети: LAN1с количеством хостов 25 и LAN2 с количеством хостов 16.

3. Филиал Branch2 -содержит две подсети: LAN1с количеством хостов 12 и LAN2 с количеством хостов 12.

4. Связь между филиалами осуществляется через маршрутизаторы R1, R2, R3 по принципу каждый с каждым.

Представим заданный IP-адрес 192.168.10.0в двоичной форме.

192. 168. 10. 0

11000000.10101000.00001010.00000000

Для распределения данного адресного пространства, начнем изменять заданную маску, тем самым изменяя размер заданной подсети, «перекраивая» ее по своим потребностям, не выходя за рамки выделенного для всей сети диапазона адресов N=24.

255. 255. 255. 0

11111111.11111111.11111111.00000000 N= 24

1. Филиал MAIN – содержит две подсети LAN1с количеством хостов 50 и LAN2 с количеством хостов 50.

Для LAN1 принимаем решение о достаточном значении префикса маски подсети N= 26. Для LAN2 принимаем решение о достаточном значении префикса маски подсети N= 26. Тогда:

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: