какая разница между классовыми и бесклассовыми сетями

Маршрутизация

Классовый и Безклассовый Протоколы

Протоколы динамической маршрутизации также можно разбить на классовые и бесклассовые протоколы. Рассмотрим, чем они отличаются.

Классовые Протоколы Маршрутизации

Классовые протоколы маршрутизации не отправляют информацию о маске подсети в маршрутных обновлениях. Первые протоколы маршрутизации, такие как RIP, были классовыми. Это было в то время, когда сетевые адреса выделялись на основе классов A, B или C. Протокол маршрутизации не должен был включать маску подсети в маршрутное обновление, потому что сетевая маска могла быть определена, основываясь на первом октете сетевого адреса.

Классовые протоколы маршрутизации могут все еще использоваться в некоторых из сегодняшних сетей, но поскольку они не включают маску подсети, они не могут использоваться во всех ситуациях. Классовые протоколы маршрутизации не могут использоваться, когда сеть разделяется на подсети, используя больше чем одну маску подсети, другими словами классовые протоколы маршрутизации не поддерживают маски подсети переменной длины (VLSM).

Есть другие ограничения к классовым протоколам маршрутизации, включая их неспособность поддерживать несмежные сети. Классовые протоколы маршрутизации, несмежные сети и VLSM будут обсуждаться в более поздних рубриках.

Классовые протоколы маршрутизации включают RIPv1 и IGRP.

Бесклассовые Протоколы маршрутизации

Бесклассовые протоколы маршрутизации включают маску подсети с сетевым адресом в маршрутных обновлениях. Сегодняшние сети больше не выделяются на основе классов, и маска подсети не может быть определена значением первого октета. Бесклассовые протоколы маршрутизации требуются в большинстве сетей сегодня из-за их поддержки VLSM, несмежных сетей и других функций, которые будут обсуждены в более поздних рубриках.

На рисунке заметьте, что бесклассовая версия сети использует маски подсети /30 и /27 в той же самой топологии. Также заметьте, что эта топология использует несмежный дизайн.

Бесклассовыми протоколами маршрутизации являются RIPv2, EIGRP, OSPF, IS-IS, BGP.

Источник

Сетевые технологии: IP-адреса, подсети и бесклассовая адресация CIDR

Понимание сетевых технологий крайне необходимо для настройки сложных сред, эффективного обмена информацией между серверами, управления нодами, а также при разработке безопасных сетевых политик.

Данная статья ознакомит вас с методами проектирования сетей и взаимодействия с компьютерами, которые подключены к сети. В частности здесь рассматриваются сетевые классы, подсети и CIDR-нотация для группирования IP-адресов.

Что такое IP-адрес?

Каждое устройство или место в сети должно иметь свой адрес – некоторое обозначение в рамках предопределенной системы адресов, по которому к этому устройству/месту можно получить доступ. В стандартной модели TCP/IP адресация обрабатывается на нескольких сетевых уровнях. Обычно в контексте сетевых технологий под сетевым адресом подразумевают IP-адрес.

IP-адреса позволяют получать сетевые ресурсы через сетевой интерфейс. Если один компьютер хочет установить связь с другим компьютером, он может передать информацию на IP-адрес удаленного компьютера. Если два компьютера находятся в одной сети и если компьютеры и устройства между ними могут преобразовывать сетевые запросы, компьютеры должны иметь возможность установить соединение и отправлять информацию.

Каждый IP-адрес должен быть уникальным в рамках своей сети. Сети можно изолировать, а можно соединить их между собой и преобразовать, чтобы обеспечить доступ к различным сетям. Преобразование сетевых адресов – это система, которая позволяет переписывать адреса пакетов, достигнувших границы сети, и передать их в указанное место назначения. Таким образом, один IP-адрес можно использовать в нескольких изолированных средах.

Разница между IPv4 и IPv6

Сегодня существует две версии протокола IP, которые широко применяются в системах. IPv4, четвёртая версия протокола, поддерживается большинством систем. Более новая версия, IPv6, набирает популярность благодаря улучшениям возможностей протокола и из-за нехватки доступных адресов IPv4 (проще говоря, сегодня в мире столько подключенных к сети устройств, что адресов IPv4 не хватает на всех).

Адреса IPv4 – 32-битные. Каждый байт, или 8-битовый сегмент адреса отделяется точкой и выражается числом в диапазоне 0-255. Несмотря на то, что эти числа обычно выражаются десятичным числом (чтобы упростить их восприятие), каждый сегмент называют октетом, чтобы выразить тот факт, что он представляет собой 8 бит.

Типичный адрес IPv4 выглядит примерно так:

Самым низким значением в октете является 0, а самым высоким – 255.

Также можно выразить этот адрес в двоичном коде, чтобы лучше понять строение адреса (в примере каждые 4 бита для удобочитаемости заменены пробелом, а точки пунктиром):

Оба приведённые выше формата выражают один и тот же адрес.

Несмотря на некоторые отличия в функциональности IPv4 и IPv6, наиболее заметным их отличием является адресное пространство. IPv6 выражает адреса как 128-битное число. Это означает, что IPv6 имеет в 7,9×1028 раз больше адресов, чем IPv4.

Чтобы выразить этот расширенный диапазон адресов, IPv6 обычно записывается как восемь сегментов из четырех шестнадцатеричных чисел. Шестнадцатеричные числа выражаются числами от 0 до 15, а также числами a-f (для более высоких значений). Типичный адрес IPv6 может выглядеть примерно так:

Этот адрес можно записать в компактном формате. Правила IPv6 позволяют удалять любые ведущие нули из каждого октета и заменять диапазоны обнуленных групп двойным двоеточием (: :).

К примеру, если в IPv6 есть такая группа:

Вы можете ввести просто:

Диапазон IPv6 с несколькими группами нулей:

можно сократить до:

Сокращение можно применять только один раз для каждого адреса, иначе полный адрес будет невозможно восстановить.

Сегодня всё чаще используется IPv6, но в остальных примерах статьи будут использоваться адреса IPv4, потому что с меньшим адресным пространством проще работать.

Классы и зарезервированные диапазоны IPv4

Обычно IP-адреса состоят из двух компонентов. Первая часть адреса определяет сеть, частью которой является адрес. Вторая часть используется для указания хоста в этой сети.

Граница между первым и вторым компонентом адреса определяется настройками сети.

Адреса IPv4 делятся на пять классов, предназначенных для дифференциации сегментов доступного адресного пространства IPv4. Они определяются первыми четырьмя битами каждого адреса. Вы можете определить, к какому классу принадлежит IP-адрес, просмотрев эти биты.

Адреса класса D зарезервированы для многоадресных протоколов, которые позволяют отправлять пакет группе нод в одной транзакции. Адреса класса E зарезервированы для будущих или экспериментальных целей и в основном не используются.

Классы А-С по-разному разделяют компонент сети и компонент хоста.

Адреса класса A использовали оставшуюся часть первого октета для представления сети, а остальная часть адреса использовалась для определения хостов. Такой адрес было удобно использовать для определения нескольких сетей с большим количеством хостов.

Адреса класса B использовали первые два октета (остаток от первого и весь второй) для определения сети, а остальные – для определения хостов в каждой сети. Адреса класса C использовали первые три октета для определения сети, а последний октет – для определения хостов в этой сети.

Изначально разделение IP-пространства на классы применялось как решение проблемы быстрого исчерпания адресов IPv4 (вы можете иметь несколько компьютеров с одним и тем же хостом, если они находятся в разных сетях). Сегодня существуют более современные решения.

Зарезервированные частные диапазоны

Некоторые части пространства IPv4 зарезервированы для конкретных целей.

Один из самых полезных зарезервированных диапазонов – это диапазон кольцевой проверки, определяемый адресами от 127.0.0.0 до 127.255.255.255. Этот диапазон используется каждым хостом для тестирования сети. Обычно он выражается первым адресом в этом диапазоне: 127.0.0.1.

Каждый обычный класс также имеет диапазон, который используется для обозначения адресов частной сети. Например, для класса A это адреса от 10.0.0.0 до 10.255.255.255. Для класса B этот диапазон составляет 172.16.0.0 – 172.31.255.255. Для класса C это диапазон от 192.168.0.0 до 192.168.255.255.

Любой компьютер, не подключенный к Интернету напрямую (т. е. компьютер, который проходит через маршрутизатор или другую систему NAT), может использовать эти адреса по своему усмотрению.

Больше о зарезервированных адресах можно узнать в Википедии.

Сетевые маски и подсети

Подсети – это сети, которые получаются в результате процесса деления сети на более мелкие сетевые разделы. Подсети используются для различных целей и помогают изолировать группы хостов и управлять ними.

Как говорилось выше, каждое адресное пространство делится на сетевую часть и часть хоста. Часть адреса, которую каждый из них занимает, зависит от класса, которому принадлежит адрес.

Например, для адресов класса C первые 3 октета используются для описания сети: в адресе 192.168.0.15 часть 192.168.0 описывает сеть, а 15 – хост.

По умолчанию каждая сеть имеет только одну подсеть, которая содержит все адреса нод.

Сетевая маска – это спецификация количества адресных битов, которые используются для части сети. Маска подсети – это еще одна сетевая маска, используемая для дальнейшего разделения сети.

Каждый бит адреса, который считается значимым для описания сети, должен быть представлен в сетевой маске как 1.

Например, адрес 192.168.0.15 можно выразить в бинарном коде:

Идентификатор сети в адресах класса C – это первые 3 октета, или первые 24 бита. Поскольку эти биты важны и их нужно сохранить, сетевая маска будет выглядеть следующим образом:

В обычном формате IPv4 это будет выглядеть так:

Каждый бит, отмеченный в бинарном представлении сетевой маски нулём, считается идентификатором хоста и может изменяться. Биты, отмеченные единицей, постоянны (хотя в сети или подсети это не всегда так).

Определить сетевую часть адреса можно с помощью поразрядной операции AND между адресом и сетевой маской. Поразрядная операция AND сохраняет сетевую часть адреса и отбрасывает часть хоста. В результате рассматриваемый нами адрес будет выглядеть так:

Его можно выразить как 192.168.0.0. Спецификация хоста является отличием между этим исходным значением и частью хоста. В данном случае это «0000 1111» или 15.

Подсети берут часть пространства хоста адреса и использует его как дополнительную сетевую спецификацию для дальнейшего разделения адресного пространства.

Например, сетевая маска 255.255.255.0 оставляет 254 хоста в сети (0 и 255 использовать нельзя – они зарезервированы). Чтобы разделить это пространство на две подсети, можно использовать один бит части хоста адреса в качестве маски подсети.

Продолжим работать с предыдущим примером. Часть сети:

Первый бит хоста можно использовать для обозначения подсети. Для этого нужно настроить маску подсети, вместо:

В традиционной нотации IPv4 это будет выглядеть так:

Теперь первый бит последнего октета отмечен как важный для адресации в сети. Это создает две подсети. Первая подсеть будет в диапазоне от 192.168.0.1 до 192.168.0.127. Вторая подсеть содержит хосты 192.168.0.129 до 192.168.0.255. Традиционно сама подсеть не должна использоваться в качестве адреса.

Бесклассовая адресация CIDR

Система CIDR (Classless Inter-Domain Routing) была разработана в качестве альтернативы традиционным подсетям. С помощью CIDR вы можете добавить спецификацию самого IP-адреса в число значимых битов, составляющих часть маршрутизации или сети.

Например, выразить связь IP-адреса 192.168.0.15 с сетевой маской 255.255.255.0 можно с помощью CIDR-нотации 192.168.0.15/24. Это означает, что первые 24 бита указанного IP-адреса считаются значимыми для сетевой маршрутизации.

CIDR можно использовать для обозначения «суперсетей». В этом случае имеется в виду более широкий диапазон адресов, что невозможно при использовании традиционной маски подсети. Например, в сети класса C (в предыдущем примере) объединять адреса из сетей 192.168.0.0 и 192.168.1.0 нельзя, потому что сетевая маска для адресов класса C – 255.255.255.0.

CIDR-нотация позволяет объединить эти блоки, определив этот блок как 192.168.0.0/23. Это значит, что 23 бита используются для части сети.

Таким образом, первая сеть (192.168.0.0) может быть представлена в двоичном коде так:

А вторая сеть (192.168.1.0) – так:

CIDR-адрес значит, что 23 бита используются в адресной части сети. Это эквивалентно сетевой маске 255.255.254.0, или:

Как видите, в этом блоке 24-й бит может быть 0 или 1, и такой адрес все равно подойдёт, так как ля сетевой части важны только первые 23 бита.

В целом, CIDR позволяет контролировать адресацию непрерывных блоков IP-адресов. Это намного удобнее, чем подсеть.

Заключение

Теперь вы знакомы с некоторыми механизмами адресации и основами протокола IP. Понимание сетевых технологий поможет правильно настроить программное обеспечение и его компоненты.

Существует много полезных онлайн-инструментов, которыми вы можете пользоваться при работе с сетями:

Источник

Классовая и безклассовая адресация сетей

Эта публикация является продолжением статьи Белые и серые IP адреса Ipv4 и описывает маску сети, второй по важности параметр сетевого устройства после адреса IPv4.

Что такое маска подсети

Маска подсети определяет диапазон адресов которые входят в сеть. Является битовой непрерывной последовательностью единиц и нулей (единицы и нули не могут быть вперемешку).

В качестве примера, классическая маска для сетей класса С в двоичном представлении выглядит так: 11111111.11111111.11111111.00000000 или привычно в десятичном так: 255.255.255.0.

Опираясь на адрес с помощью маски можно определить, какая часть является адресом сети, а какая — адресом самого узла в этой сети.

Разберем на примере: пусть у устройства в сети (компьютера) есть сетевой адрес 192.168.15.23, при этом маска сети равна 255.255.255.0. В таком случае 192.168.15 — это адрес сети, 23 — адрес устройства в этой сети. При этом, согласно указанной маске, количество устройств в сети составляет 254 штук.

Количество устройств в сети

Как вы успели заметить количество устройств в сети всегда меньше на 2 (два). Связано это с тем, что первый адрес является адресом самой сети и используется в таблицах маршрутизации, а последний является широковещательным адресом, пакеты отправленные на этот адрес принимаются всеми участниками сети. Эти адреса зарезервированы и в абсолютном большинстве случаев не могут быть использованы в качестве адресов для устройств в сети.

Исходя из вышесказанного, минимальная подсеть использует четыре IPv4 адреса из которых два могут быть назначены устройствам, а два используются самой сетью.

Классовая адресация

Понятие классовой адресации уже давно не актуально, так как показало свою неэффективность в использовании адресного пространства.

В классовой адресации использовались маски фиксированные по октетам, например 255.255.255.0 или 255.255.0.0.

Сети класса A, B и C имеют маски по умолчанию, также известные как естественные маски:
Class A: 255.0.0.0
Class B: 255.255.0.0
Class C: 255.255.255.0

Сейчас когда говорят, что используется сеть класса С, то скорее всего имеется ввиду, что используется маска 255.255.255.0.

Windows и маска по-умолчанию

Если в ручную задаете адрес сетевой карте в компьютере под управлением операционной системы Windows, то для сети 192.168.X.X вам автоматически предлагается маска 255.255.255.0

Вы думаете Windows ничего не знает о безклассовой адресации? Нет, Windows отлично работает с безклассовой адресацией, просто ей надо вам предложить какую-нибудь маску, вот она и предлагает самый популярный вариант для этой сети. Для сети 172.16.X.X будет предложена маска 255.255.0.0, а для 10.X.X.X — 255.0.0.0

Безклассовая адресация

В безклассовой адресации используется плавающая маска, то есть граница между единицами и нулями не зафиксирована по октетам. Например, если вам нужно в сети 192.168.14.0 организовать подсеть из 510 устройств, то вы используете маску 255.255.254.0 и битовая последовательность у вас будет выглядеть так: 11111111.11111111.11111110.00000000.

Благодарности

При написании статьи были использованы следующие источники:

Источник

IT1210: Сетевое администрирование

Объяснять отличие классовых протоколов от бесклассовых лучше всего на примере IP. В том, что касается протоколов, в списке ваших приоритетов на первом месте должен стоять IP.

Причина, по которой различия классовых и бесклассовых протоколов рассматриваются на примере IP, заключается в том, что в последние годы IP стал и тем и другим, то есть его можно сконфигурировать и как классовый, и как бесклассовый протокол.

Классовый IP

По своей природе IP относится к классовым протоколам. Когда IP разрабатывался (вместе с первыми сетевыми окружениями), он был задуман как классовый протокол. Это означает, что IP может быть разделен на классы, каждый из которых будет ориентироваться на нужды конкретной сети клиента.

Классы используются для определения предельного размера среды на основании соотношения количества машин и сетей. Каждый класс предлагает разное количество адресуемых машин для адресуемой сети. Один класс может предлагать 127 адресуемых сетей и более 16 миллионов адресуемых машин в сети, а другой — 2 миллиона сетей и 254 машины в сети.

В случае с IP протокол разделен на три (общепринятых) класса. Классы были разработаны так, чтобы соответствовать потребностям организаций разных размеров.

Хотя общепринятым считается разделение IP на три класса (A, B и C), на самом деле их пять. Классы A, B и C наиболее популярны при сетевой адресации. Но классы D и E могут использоваться в других целях, например для многоадресной передачи.

Маршрутизатор определяет, какая часть адреса использована для сети, применяя вторичный адрес или маску. Маски (уникальные для классовых протоколов) указывают маршрутизирующему устройству, какие биты протокольного адреса представляют сеть. Эти вычисления являются ключом к функциональности маршрутизатора.

Бесклассовый IP

Проблема классовых протоколов, таких как IP, в том, что они конечны в том смысле, что существует определенный предел количества адресов, которые могут быть присвоены в течение жизни протокола. Поэтому стал популярным бесклассовый способ использования IP.

Хотя бесклассовые протоколы тоже используют один адрес для представления как сети, так и машины, но их поведение неизменно. Часть адреса, относящаяся к машине, всегда имеет одинаковую длину. Поэтому маршрутизирующие устройства могут легко и быстро определять сетевые биты адреса, которые никогда не меняются.

В последние несколько лет широкое распространение получил протокол CIDR (Classless Inter-Domain Routing — бесклассовая междоменная маршрутизация). Разработанный с целью помочь удовлетворить растущий спрос на IP-сети класса B, CIDR является бесклассовой формой IP.

Когда маршрутизаторы сконфигурированы для использования CIDR, сетевые IP-адреса сгруппированы в суперсети. Внутри структуры IP-адреса биты сетевой части передаются адресной части машины, что обеспечивает более гибкую схему адресации.

Эффект создания суперсетей заключается в том, что возникает возможность маршрутизации информации к любой машине группы сетей на основе адреса суперсети. Адрес суперсети используется для определения того, какие сети принадлежат к конкретной группе.

Источник

Классовая и безклассовая адресация сетей

Эта публикация является продолжением статьи Белые и серые IP адреса Ipv4 и описывает маску сети, второй по важности параметр сетевого устройства после адреса IPv4.

Что такое маска подсети

Маска подсети определяет диапазон адресов которые входят в сеть. Является битовой непрерывной последовательностью единиц и нулей (единицы и нули не могут быть вперемешку).

В качестве примера, классическая маска для сетей класса С в двоичном представлении выглядит так: 11111111.11111111.11111111.00000000 или привычно в десятичном так: 255.255.255.0.

Опираясь на адрес с помощью маски можно определить, какая часть является адресом сети, а какая — адресом самого узла в этой сети.

Разберем на примере: пусть у устройства в сети (компьютера) есть сетевой адрес 192.168.15.23, при этом маска сети равна 255.255.255.0. В таком случае 192.168.15 — это адрес сети, 23 — адрес устройства в этой сети. При этом, согласно указанной маске, количество устройств в сети составляет 254 штук.

Количество устройств в сети

Как вы успели заметить количество устройств в сети всегда меньше на 2 (два). Связано это с тем, что первый адрес является адресом самой сети и используется в таблицах маршрутизации, а последний является широковещательным адресом, пакеты отправленные на этот адрес принимаются всеми участниками сети. Эти адреса зарезервированы и в абсолютном большинстве случаев не могут быть использованы в качестве адресов для устройств в сети.

Исходя из вышесказанного, минимальная подсеть использует четыре IPv4 адреса из которых два могут быть назначены устройствам, а два используются самой сетью.

Классовая адресация

Понятие классовой адресации уже давно не актуально, так как показало свою неэффективность в использовании адресного пространства.

В классовой адресации использовались маски фиксированные по октетам, например 255.255.255.0 или 255.255.0.0.

Сети класса A, B и C имеют маски по умолчанию, также известные как естественные маски:

Class C: 255.255.255.0

Сейчас когда говорят, что используется сеть класса С, то скорее всего имеется ввиду, что используется маска 255.255.255.0.

Windows и маска по-умолчанию

Если в ручную задаете адрес сетевой карте в компьютере под управлением операционной системы Windows, то для сети 192.168.X.X вам автоматически предлагается маска 255.255.255.0

Вы думаете Windows ничего не знает о безклассовой адресации? Нет, Windows отлично работает с безклассовой адресацией, просто ей надо вам предложить какую-нибудь маску, вот она и предлагает самый популярный вариант для этой сети. Для сети 172.16.X.X будет предложена маска 255.255.0.0, а для 10.X.X.X — 255.0.0.0

Безклассовая адресация

В безклассовой адресации используется плавающая маска, то есть граница между единицами и нулями не зафиксирована по октетам. Например, если вам нужно в сети 192.168.14.0 организовать подсеть из 510 устройств, то вы используете маску 255.255.254.0 и битовая последовательность у вас будет выглядеть так: 11111111.11111111.11111110.00000000.

Благодарности

При написании статьи были использованы следующие источники:

В чем разница между классовой и бесклассовой адресацией

главное отличие между классной и бесклассовой адресацией является то, что бесклассовая адресация позволяет распределять IP-адреса более эффективно, чем классовая адресация. Каждое устройство в сети

главное отличие между классной и бесклассовой адресацией является то, что бесклассовая адресация позволяет распределять IP-адреса более эффективно, чем классовая адресация.

Каждое устройство в сети имеет IP-адрес. Адрес помогает идентифицировать каждое устройство в сети и позволяет общаться с другими устройствами в сети. IP-адрес состоит из 32 бит. Каждые 8 ​​бит — это октет, и они разделены точкой. Адрес состоит из двух разделов: идентификатор сети и идентификатор хоста. Идентификатор сети представляет сеть, в то время как идентификатор хоста представляет хост. Существует два типа IP-адресации: классовая и бесклассовая.

Ключевые области покрыты

1. Что такое классная адресация

2. Что такое бесклассовая адресация

3. В чем разница между классовой и бесклассовой адресацией

— Сравнение основных различий

Основные условия

Классовая, бесклассовая адресация, бесклассовая междоменная маршрутизация (CIDR), IP-адрес

Что такое классная адресация

Классовая адресация разделяет IP-адреса на пять основных классов: класс A, B, C, D и E.

Адреса класса А выделите первые 8 битов для сети и оставшиеся биты для хоста.

Адреса класса B выделите первые 16 битов для сети и оставшиеся биты для хоста.

Адреса класса С выделите первые 24 бита для сети и оставшиеся биты для хоста.

Адреса класса D не имеют идентификатора сети и идентификатора хоста. Эти адреса используются для многоадресной рассылки.

Адреса класса E также не имеют идентификатора сети и идентификатора хоста. Эти адреса зарезервированы для будущего и для экспериментов.

Читая первый октет, мы можем определить класс адреса, к которому он принадлежит.

1 — 126 — адрес класса А

128 — 191 — адрес класса B

192 — 223 — адрес класса C

224 — 239 — адрес класса D

240 — 254 — адрес класса E

Кроме того, IP-адрес 0.0.0.0 используется для широковещательной передачи, а 127.0.0.1 используется в качестве петлевого адреса.

Что такое бесклассовая адресация

Бесклассовая адресация также называется Бесклассовая междоменная маршрутизация (CIDR). Этот тип адресации помогает более эффективно распределять IP-адреса. Когда пользователю требуется определенное количество IP-адресов, этот метод назначает блок IP-адресов, относящихся к определенным правилам. И этот блок называется блоком CIDR и имеет необходимое количество IP-адресов.

Бесклассовая адресация касается следующих трех правил при назначении блока.

Правило 1 — Все IP-адреса в блоке CIDR должны быть смежными.

Правило 2 — Размер блока должен быть представлен в виде степени 2. Более того, количество IP-адресов в блоке эквивалентно размеру.

Правило 3 — Первый IP-адрес блока должен делиться на размер блока.

Например, предположим, что бесклассовым адресом является 192.168.1.35/27

Количество битов для сетевой части равно 27, а количество бит для хоста равно 5. (32-27)

Представление адреса в двоичном виде выглядит следующим образом.

11000000. 10101000. 00000001. 00100011

Выделенные биты представляют биты хоста.

Первый IP-адрес — 11000000.10101000.00000001.00100000 (присваивает 0 всем битам хоста)

Последний IP-адрес — 11000000.10101000.00000001.00111111 (присваивает 1 всем битам хоста)

Диапазон IP-адресов — от 192.168.1.32 до 192.168.1.63

Разница между классовой и бесклассовой адресацией

Определение

Классовая адресация — это метод выделения IP-адресов, который распределяет IP-адреса в соответствии с пятью основными классами. Бесклассовая адресация — это метод выделения IP-адресов, предназначенный для замены классовой адресации, чтобы минимизировать быстрое исчерпание IP-адресов. Таким образом, в этом заключается основное различие между классной и бесклассовой адресацией.

Полезность

Еще одно различие между классной и бесклассовой адресацией заключается в их полезности. Бесклассовая адресация более практична и полезна, чем классовая адресация.

Идентификатор сети и идентификатор хоста

При групповой адресации идентификатор сети и идентификатор хоста изменяются в зависимости от классов. Однако при бесклассовой адресации нет границ для идентификатора сети и идентификатора хоста. Следовательно, это еще одно различие между классовой и бесклассовой адресацией.

Заключение

Классовая и бесклассовая адресация — это два типа IP-адресации. Основное различие между классовой и бесклассовой адресацией заключается в том, что бесклассовая адресация позволяет распределять IP-адреса более эффективно, чем классовая адресация. Короче говоря, бесклассовая адресация может избежать исчерпания IP-адресов, которые могут возникнуть при классовой адресации.

Ссылка:

1. Сингхал, Акшай, «Бесклассовая адресация | CIDR в сети »Гейт Видялай, 13 января 2019 года,

IP адресация, классы IP адресов и значение маски подсети

Адресация в компьютерных сетях бывает двух видов: физическая адресация (на основе MAC-адреса) и логическая (на основе IP-адреса). Логическая адресация реализована на 3-ем уровне эталонной модели OSI. Далее более подробно рассматривается IP-адресация и пять классов IP-адресов, а также подсети, маски подсетей и их роль в схемах IP-адресации. Кроме того, обсуждаются отличия между публичными и частными адресами, IPv4-и IPv6-адресацией, а также одноадресными и широковещательными сообщениями.

Для чего нужны IP адреса?

Для обмена данными в Интернете (между различными локальными сетями) узлу необходим IP-адрес. Это логический сетевой адрес конкретного узла. Для обмена данными с другими устройствами, подключенными к Интернету, необходим правильно настроенный, уникальный IP-адрес.

IP-адрес присваивается сетевому интерфейсу узла. Обычно это сетевая интерфейсная плата (NIC), установленная в устройстве. Примерами пользовательских устройств с сетевыми интерфейсами могут служить рабочие станции, серверы, сетевые принтеры и IP-телефоны. Иногда в серверах устанавливают несколько NIC, у каждой из которых есть свой IP-адрес. У интерфейсов маршрутизатора, обеспечивающего связь с сетью IP, также есть IP-адрес.

В каждом отправленном по сети пакете есть IP-адрес источника и назначения. Эта информация необходима сетевым устройствам для передачи информации по назначению и передачи источнику ответа.

Структура IP адреса

IP-адрес представляет собой серию из 32 двоичных бит (единиц и нулей). Человеку прочесть двоичный IP-адрес очень сложно. Поэтому 32 бита группируются по четыре 8-битных байта, в так называемые октеты. Читать, записывать и запоминать IP-адреса в таком формате людям сложно. Чтобы облегчить понимание, каждый октет IP-адреса представлен в виде своего десятичного значения. Октеты разделяются десятичной точкой или запятой. Это называется точечно-десятичной нотацией.

При настройке IP-адрес узла вводится в виде десятичного числа с точками, например, 192.168.1.5. Вообразите, что вам пришлось бы вводить 32-битный двоичный эквивалент адреса — 11000000101010000000000100000101. Если ошибиться хотя бы в одном бите, получится другой адрес, и узел, возможно, не сможет работать в сети.

Структура 32-битного IP-адреса определяется межсетевым протоколом 4-ой версии (IPv4). На данный момент это один из самых распространенных в Интернете типов IP-адресов. По 32-битной схеме адресации можно создать более 4 миллиардов IP-адресов.

Получая IP-адрес, узел просматривает все 32 бита по мере поступления на сетевой адаптер. Напротив, людям приходится преобразовывать эти 32 бита в десятичные эквиваленты, то есть в четыре октета. Каждый октет состоит из 8 бит, каждый бит имеет значение. У четырех групп из 8 бит есть один и тот же набор значений. Значение крайнего правого бита в октете — 1, значения остальных, слева направо — 2, 4, 8, 16, 32, 64 и 128.

Чтобы определить значение октета, нужно сложить значения позиций, где присутствует двоичная единица.

Таким образом, значение каждого из четырех октетов находится в диапазоне от 0 до 255.

Разделение IP адреса на сетевую и узловую части

Логический 32-битный IP-адрес представляет собой иерархическую систему и состоит из двух частей. Первая идентифицирует сеть, вторая — узел в сети. Обе части являются обязательными.

Например, если IP-адрес узла — 192.168.18.57, то первые три октета (192.168.18) представляют собой сетевую часть адреса, а последний октет (.57) является идентификатором узла. Такая система называется иерархической адресацией, поскольку сетевая часть идентифицирует сеть, в которой находятся все уникальные адреса узлов. Маршрутизаторам нужно знать только путь к каждой сети, а не расположение отдельных узлов.

Иерархическая структура IP-адресов

Другой пример иерархической сети — это телефонная сеть. В телефонном номере код страны, региона и станции составляют адрес сети, а оставшиеся цифры — локальный номер телефона.

При IP-адресации в одной физической сети могут существовать несколько логических сетей, если сетевая часть адреса их узла отличается. Пример. Три узла в одной физической локальной сети имеют одинаковую сетевую часть в своем IP-адресе (192.168.50), а три других узла — другую сетевую часть (192.168.70). Три узла с одной сетевой частью в своих IP-адресах имеют возможность обмениваться данными друг с другом, но не могут обмениваться информацией с другими узлами без использования маршрутизации. В данном случае имеем одну физическую сеть и две логические IP-сети.

Сетевая и узловая части IP адреса

Классы IP адресов и маски подсети по умолчанию

IP-адрес и маска подсети совместно определяют то, какая часть IP-адреса является сетевой, а какая — соответствует адресу узла.

IP-адреса делятся на 5 классов. К классам A, B и C относятся коммерческие адреса, присваиваемые узлам. Класс D зарезервирован для многоадресных рассылок, а класс E — для экспериментов.

В адресах класса C сетевая часть состоит из трех октетов, а адрес узла — из одного. Выбранная по умолчанию маска подсети состоит из 24 бит (255.255.255.0). Адреса класса C обычно присваиваются небольшим сетям.

В адресах класса B сетевая часть и адрес узла состоят из двух октетов. Выбранная по умолчанию маска подсети состоит из 16 бит (255.255.0.0). Обычно эти адреса используются в сетях среднего размера.

В адресах класса A сетевая часть состоит всего из одного октета, остальные отведены узлам. Выбранная по умолчанию маска подсети состоит из 8 бит (255.0.0.0). Обычно такие адреса присваиваются крупным организациям.

Класс адреса можно определить по значению первого октета. Например, если значение первого октета IP-адреса находится в диапазоне от 192 до 223, то это адрес класса C. Например, адрес 200.14.193.67 относится к классу С.

Классовая и бесклассовая адресация

Классовая IP адресация — это метод IP-адресации, который не позволяет рационально использовать ограниченный ресурс уникальных IP-адресов, т.к. не возможно использование различных масок подсетей. В классовом методе адресации используется фиксированная маска подсети, поэтому класс сети (см. выше) всегда можно идентифицировать по первым битам.

Бесклассовая IP адресация (Classless Inter-Domain Routing — CIDR) — это метод IP-адресации, который позволяет рационально управлять пространством IP адресов. В бесклассовом методе адресации используются маски подсети переменной длины (variable length subnet mask — VLSM).

Возможные значения маскок подсети при бесклассовом методе адресации (широко применяется в современных сетях):

Назначение маски подсети

Каждый IP-адрес состоит из двух частей. Как узлы определяют, где сетевая часть, а где адрес узла? Для этого используется маска подсети.

При настройке IP узлу присваивается не только IP-адрес, но и маска подсети. Как и IP-адрес, маска состоит из 32 бит. Она определяет, какая часть IP-адреса относится к сети, а какая — к узлу.

Маска сравнивается с IP-адресом побитно, слева направо. В маске подсети единицы соответствуют сетевой части, а нули — адресу узла.

Отправляя пакет, узел сравнивает маску подсети со своим IP-адресом и адресом назначения. Если биты сетевой части совпадают, значит, узлы источника и назначения находятся в одной и той же сети, и пакет доставляется локально. Если нет, отправляющий узел передает пакет на интерфейс локального маршрутизатора для отправки в другую сеть.

В домашних офисах и небольших компаниях чаще всего встречаются следующие маски подсети: 255.0.0.0 (8 бит), 255.255.0.0 (16 бит) и 255.255.255.0 (24 бита). В маске подсети 255.255.255.0 (десятичный вариант), или 11111111.11111111.1111111.00000000 (двоичный вариант) 24 бита идентифицируют сеть, а 8 — узлы в сети.

Чтобы вычислить количество возможных сетевых узлов, нужно взять число два (2) в степени количества отведенных для них бит (2 ^ 8 = 256). Из полученного результата необходимо вычесть 2 (256-2). Дело в том, что состоящая из одних единиц (1) отведенная узлам часть IP-адреса предназначена для адреса широковещательной рассылки и не может принадлежать одному узлу. Часть, состоящая только из нулей, является идентификатором сети и тоже не может быть присвоена конкретному узлу. Возвести число 2 в степень без труда можно с помощью калькулятора, который есть в любой операционной системе Windows.

Иначе допустимое количество узлов можно определить, сложив значения доступных бит (128+64+32+16+8+4+2+1 = 255). Из полученного значения необходимо вычесть 1 (255-1 = 254), поскольку значение всех бит отведенной для узлов части не может равняться 1. 2 вычитать не нужно, поскольку сумма нулей равна нулю и в сложении не участвует.

В 16-битной маске для адресов узлов отводится 16 бит (два октета), и в одном из них все значения могут быть равны 1 (255). Это может быть и адрес широковещательной рассылки, но если другой октет не состоит из одних единиц, адрес можно использовать для узла. Не забывайте, что узел проверяет значения всех бит, а не значения одного октета.

Взаимодействие IP-адреса и маски подсети

Публичные и частные IP-адреса

Всем узлам, подключенным непосредственно к Интернету, необходим уникальный публичный IP-адрес. Поскольку количество 32-битных адресов конечно, существует риск, что их не хватит. В качестве одного из решений было предложено зарезервировать некоторое количество частных адресов для использования только внутри организации. В этом случае внутренние узлы смогут обмениваться данными друг с другом без использования уникальных публичных IP-адресов.

В соответствии со стандартом RFC 1918 было зарезервировано несколько диапазонов адресов класса A, B и C. Как видно из таблицы, в диапазон частных адресов входит одна сеть класса A, 16 сетей класса B и 256 сетей класса C. Таким образом, сетевые администраторы получили определенную степень свободы в плане предоставления внутренних адресов.

В очень большой сети можно использовать частную сеть класса A, где можно создать более 16 миллионов частных адресов.

В сетях среднего размера можно использовать частную сеть класса B с более чем 65 000 адресов.

В домашних и небольших коммерческих сетях обычно используется один частный адрес класса C, рассчитанный на 254 узла.

Одну сеть класса A, 16 сетей класса B или 256 сетей класса C могут использовать организации любого размера. Многие организации пользуются частной сетью класса A.

Узлы из внутренней сети организации могут использовать частные адреса до тех пор, пока им не понадобится прямой выход в Интернет. Соответственно, один и тот же набор адресов подходит для нескольких организаций. Частные адреса не маршрутизируются в Интернете и быстро блокируются маршрутизатором поставщика услуг Интернета.

При подключении сети предприятия, в которой используются частные адреса, к сети Internet необходимо обеспечить преобразование частных адресов в открытые. Такой процесс называется трансляцией сетевых адресов (Network Address Translation — NAT) и обычно выполняется маршрутизатором.

Частные адреса можно использовать как меру безопасности, поскольку они видны только в локальной сети, а посторонние получить прямой доступ к этим адресам не могут.

Кроме того, существуют частные адреса для диагностики устройств. Они называются адресами обратной связи. Для таких адресов зарезервирована сеть 127.0.0.0 класса А.

Адреса одноадресных, широковещательных и многоадресных рассылок

Помимо классов, IP-адреса делятся на категории, предназначенные для одноадресных, широковещательных или многоадресных рассылок. С помощью IP-адресов узлы могут обмениваться данными в режиме «один к одному» (одноадресная рассылка), «один ко многим» (многоадресная рассылка) или «один ко всем» (широковещательная рассылка).

Одноадресная рассылка

Адрес одноадресной рассылки чаще всего встречается в сети IP. Пакет с одноадресным назначением предназначен конкретному узлу. Пример: узел с IP-адресом 192.168.1.5 (источник) запрашивает веб-страницу с сервера с IP-адресом 192.168.1.200 (адресат).

Для отправки и приема одноадресного пакета в заголовке IP-пакета должен указываться IP-адрес назначения. Кроме того, в заголовке кадра Ethernet должен быть MAC-адрес назначения. IP-адрес и MAC-адрес — это данные для доставки пакета одному узлу.

Широковещательная рассылка

В пакете широковещательной рассылки содержится IP-адрес назначения, в узловой части которого присутствуют только единицы (1). Это означает, что пакет получат и обработают все узлы в локальной сети (домене широковещательной рассылки). Широковещательные рассылки предусмотрены во многих сетевых протоколах, например ARP и DHCP.

В сети класса C 192.168.1.0 с маской подсети по умолчанию 255.255.255.0 используется адрес широковещательной рассылки 192.168.1.255. Узловая часть — 255 или двоичное 11111111 (все единицы).

В сети класса B 172.16.0.0 с маской подсети по умолчанию 255.255.0.0 используется адрес широковещательной рассылки 172.16.255.255.

В сети класса A 10.0.0.0 с маской подсети по умолчанию 255.0.0.0 используется адрес широковещательной рассылки 10.255.255.255.

Для сетевого IP-адреса широковещательной рассылки нужен соответствующий MAC-адрес в кадре Ethernet. В сетях Ethernet используется MAC-адрес широковещательной рассылки из 48 единиц, который в шестнадцатеричном формате выглядит как FF-FF-FF-FF-FF-FF.

Многоадресная рассылка

Адреса многоадресных рассылок позволяют исходному устройству рассылать пакет группе устройств.

Устройства, относящиеся к многоадресной группе, получают ее IP-адрес. Диапазон таких адресов — от 224.0.0.0 до 239.255.255.255. Поскольку адреса многоадресных рассылок соответствуют группам адресов (которые иногда называются группами узлов), они используются только как адресаты пакета. У источника всегда одноадресный адрес.

Адреса многоадресных рассылок используются, например, в дистанционных играх, в которых участвует несколько человек из разных мест. Другой пример — это дистанционное обучение в режиме видеоконференции, где несколько учащихся подключаются к одному и тому же курсу.

Как и одноадресным или широковещательным адресам, IP-адресам многоадресной рассылки нужен соответствующий MAC-адрес, позволяющий доставлять кадры в локальной сети. MAC-адрес многоадресной рассылки — это особое значение, которое в шестнадцатеричном формате начинается с 01-00-5E. Нижние 23 бита IP-адреса многоадресной группы преобразуются в остальные 6 шестнадцатеричных символов адреса Ethernet. Пример (см. рисунок) — шестнадцатеричное значение 01-00-5E-0F-64-C5. Каждому шестнадцатеричному символу соответствует 4 двоичных бита.

Сравнение протоколов IP версии 4 (IPv4) и IP версии 6 (IPv6)

Когда в 1980 году был утвержден стандарт TCP/IP, он основывался на схеме двухуровневой адресации, которая в то время давала необходимую масштабируемость. К сожалению, создатели TCP/IP не могли предположить, что их протокол станет основой для глобальной сети обмена информацией, сети развлечений и коммерции. Более двадцати лет назад в протоколе IP версии 4 (IPv4) была предложена стратегия адресации, которая, будучи вполне подходящей для того времени, привела к неэффективному распределению адресов.

Как показано на рис. ниже, адреса классов А и В покрывают 75% всего адресного пространства IPv4, но относительное число организаций, которые могли бы использовать сети этих классов, не превышает 17000. Сетей класса С значительно больше, чем сетей классов А и В, но количество доступных IP-адресов ограничивается всего 12,5% от их общего числа, равного 4 млрд.

К сожалению, в сетях класса С не может быть более 254 узлов, что не соответствует потребностям достаточно крупных организаций, но которые вместе с тем не настолько велики, чтобы получить адреса классов А и В. Даже если бы существовало больше адресов сетей классов А, В и С, слишком большое их число привело бы к тому, что маршрутизаторы сети Internet были бы вынуждены обрабатывать огромное количество таблиц маршрутизации, хранящих маршруты ко всем сетям.

Распределение адресов IPv4

Еще в 1992 году проблемная группа проектирования Internet (IETF) обнаружила две специфические проблемы:

За последние два десятилетия был разработан ряд технологий, расширяющих IPv4 и направленных для модернизации существующей 32-битовой схемы адресации. Две наиболее значительные из них — это маски подсетей и маршрутизация CIDR (Classless InterDomain Routing — бесклассовая междоменная маршрутизация).

Приблизительно в то же время была разработана и одобрена еще более расширяемая и масштабируемая версия технологии IP — IP версии 6 (IPv6). Протокол IPv6 использует для адресации 128 битов вместо 32-х битов в IPv4 (см. рис. ниже). В стандарте IPv6 используется шестнадцатеричная запись числа для представления 128-битовых адресов, и он позволяет использовать 16 млрд. IP-адресов. Эта версия протокола IP должна обеспечить необходимое количество адресов как на текущий момент, так и в будущем.

Для представления 128-битового адреса в протоколе IPv6 используется запись из восьми шестнадцатибитовых чисел, представляемых в виде четырех шестнадцатеричных цифр, как это показано на рис. ниже. Группы из четырех шестнадцатеричных цифр разделены двоеточиями, нули в старших позициях могут быть опущены.

Сравнение IPv4 и IPv6

Разработка и планирование технологии заняли годы, прежде чем протокол IPv6 постепенно начал использоваться в отдельных сетях. В перспективе стандарт IPv6 должен заменить IPv4 в качестве доминирующего протокола в сети Internet.

В данной статье описана только IP адресация, но не затронуты вопросы присвоения IP-адреса узлам в сети. В будущем я планирую восполнить и этот пробел.

Источник