Организация адресации в ip сетях
Если же некоторая IP-сеть создана для работы в «автономном
режиме», без связи с Интернетом, тогда администратор этой сети волен
назначить ей произвольно выбранный номер. Но и в этой ситуации для
того, чтобы избежать каких-либо коллизий, в стандартах Интернета
определено несколько адресов, рекомендуемых для автономного
использования: в классе А — это сеть 10.0.0.0, в классе В — это
диапазон из 16 номеров сетей 172.16.0.0-172.31.0.0, в классе С — это
диапазон из 255 сетей
192.168.0,0-192.168.255.0. Подробнее о том, как использование
данных зарезервированных адресов позволяет справляться с дефицитом
сетевых адресов, читайте в разделе «Трансляция сетевых адресов»
главы .
Для смягчения проблемы дефицита адресов разработчики стека
TCP/IP предлагают разные подходы. Принципиальным решением является
переход на новую версию IPv6, в которой резко расширяется адресное
пространство за счет использования 16-байтных адресов. Однако и
текущая версия IPv4 поддерживает некоторые технологии, направленные
на более экономное расходование IP-адресов. Одной из таких
технологий является технология бесклассовой междоменной
маршрутизации (Classless Inter-Domain Routing, CIDR). Технология
CIDR основана на масках, она отказывается от традиционной концепции
разделения адресов протокола IP на классы, что позволяет выдавать в
пользование столько адресов, сколько реально необходимо потребителю.
Благодаря CIDR поставщик услуг получает возможность «нарезать» блоки
из выделенного ему адресного пространства в точном соответствии с
требованиями каждого клиента. Как уже было сказано, IP-адреса могут
назначаться администратором сети вручную. Это представляет для
администратора утомительную процедуру. Ситуация усложняется еще тем,
что многие пользователи не обладают достаточными знаниями для того,
чтобы конфигурировать свои компьютеры для работы в интерсети и
должны поэтому полагаться на администраторов. Протокол Dynamic Host
Configuration Protocol (DHCP) был разработан для того, чтобы
освободить администратора от этих проблем. Основным назначением DHCP
является динамическое назначение IP-адресов. Однако, кроме
динамического, DHCP может поддерживать и более простые способы
ручного и автоматического статического назначения адресов. В ручной
процедуре назначения адресов активное участие принимает
администратор, который предоставляет DHCP-серверу информацию о
соответствии IP-адресов физическим адресам или другим
идентификаторам клиентов. Эти адреса сообщаются клиентам в ответ на
их запросы к DHCP-серверу. При автоматическом статическом способе
DHCP-сервер присваивает IP-адрес (и, возможно, другие параметры
конфигурации клиента) из пула наличных IP-адресов без вмешательства
оператора. Границы пула назначаемых адресов задает администратор при
конфигурировании DHCP-сервера. Между идентификатором клиента и его
IP-адресом по-прежнему, как и при ручном назначении, существует
постоянное соответствие. Оно устанавливается в момент первичного
назначения сервером DHCP IP-адреса клиенту. При всех последующих
запросах сервер возвращает тот же самый IP-адрес. При динамическом
распределении адресов DHCP-сервер выдает адрес клиенту на
ограниченное время, что дает возможность впоследствии повторно
использовать IP-адреса другими компьютерами. Динамическое разделение
адресов позволяет строить IP-сеть, количество узлов в которой
намного превышает количество имеющихся в распоряжении администратора
IP-адресов. DHCP обеспечивает надежный и простой способ конфигурации
сети TCP/IP, гарантируя отсутствие конфликтов адресов за счет
централизованного управления их распределением. Администратор
управляет процессом назначения адресов с помощью параметра
"продолжительности аренды" (lease duration), которая определяет, как
долго компьютер может использовать назначенный IP-адрес, перед тем
как снова запросить его от сервера DHCP в аренду. Примером работы
протокола DHCP может служить ситуация, когда компьютер, являющийся
клиентом DHCP, удаляется из подсети. При этом назначенный ему IP-
адрес автоматически освобождается. Когда компьютер подключается к
другой подсети, то ему автоматически назначается новый адрес. Ни
пользователь, ни сетевой администратор не вмешиваются в этот
процесс. Это свойство очень важно для мобильных пользователей.
Протокол DHCP использует модель клиент-сервер. Во время старта
системы компьютер-клиент DHCP, находящийся в состоянии
"инициализация", посылает сообщение discover (исследовать), которое
широковещательно распространяется по локальной сети и передается
всем DHCP-серверам частной интерсети. Каждый DHCP-сервер, получивший
это сообщение, отвечает на него сообщением offer (предложение),
которое содержит IP-адрес и конфигурационную информацию. Компьютер-
клиент DHCP переходит в состояние "выбор" и собирает
конфигурационные предложения от DHCP-серверов. Затем он выбирает
одно из этих предложений, переходит в состояние "запрос" и
отправляет сообщение request (запрос) тому DHCP-серверу, чье
предложение было выбрано. Выбранный DHCP-сервер посылает сообщение
DHCP-acknowledgment (подтверждение), содержащее тот же IP-адрес,
который уже был послан ранее на стадии исследования, а также
параметр аренды для этого адреса. Кроме того, DHCP-сервер посылает
параметры сетевой конфигурации. После того, как клиент получит это
подтверждение, он переходит в состояние "связь", находясь в котором
он может принимать участие в работе сети TCP/IP. Компьютеры-клиенты,
которые имеют локальные диски, сохраняют полученный адрес для
использования при последующих стартах системы. При приближении
момента истечения срока аренды адреса компьютер пытается обновить
параметры аренды у DHCP-сервера, а если этот IP-адрес не может быть
выделен снова, то ему возвращается другой IP-адрес. В протоколе DHCP
описывается несколько типов сообщений, которые используются для
обнаружения и выбора DHCP-серверов, для запросов информации о
конфигурации, для продления и досрочного прекращения лицензии на IP-
адрес. Все эти операции направлены на то, чтобы освободить
администратора сети от утомительных рутинных операций по
конфигурированию сети. Однако использование DHCP несет в себе и
некоторые проблемы. Во-первых, это проблема согласования
информационной адресной базы в службах DHCP и DNS. Как известно, DNS
служит для преобразования символьных имен в IP-адреса. Если IP-
адреса будут динамически изменятся сервером DHCP, то эти изменения
необходимо также динамически вносить в базу данных сервера DNS. Хотя
протокол динамического взаимодействия между службами DNS и DHCP уже
реализован некоторыми фирмами (так называемая служба Dynamic DNS),
стандарт на него пока не принят. Во-вторых, нестабильность IP-
адресов усложняет процесс управления сетью. Системы управления,
основанные на протоколе SNMP, разработаны с расчетом на статичность
IP-адресов. Аналогичные проблемы возникают и при конфигурировании
фильтров маршрутизаторов, которые оперируют с IP-адресами. Наконец,
централизация процедуры назначения адресов снижает надежность
системы: при отказе DHCP-сервера все его клиенты оказываются не в
состоянии получить IP-адрес и другую информацию о конфигурации.
Последствия такого отказа могут быть уменьшены путем использовании в
сети нескольких серверов DHCP, каждый из которых имеет свой пул IP-
адресов. Как уже отмечалось, в адресной схеме протокола выделяют
особые IP-адреса. Если биты всех октетов адреса равны нулю, то он
обозначает адрес того узла, который сгенерировал данный пакет. Это
используется в ограниченных случаях, например в некоторых сообщениях
протокола IP. Если биты сетевого префикса равны нулю, полагается,
что узел назначения принадлежит той же сети, что и источник пакета.
Когда биты всех октетов адреса назначения равны двоичной единице,
пакет доставляется всем узлам, принадлежащим той же сети, что и
отправитель пакета. Такая рассылка называется ограниченным
широковещанием. Наконец, если в битах адреса, соответствующих узлу
назначения, стоят единицы, то такой пакет рассылается всем узлам
указанной сети. Это называется широковещанием. Специальное значение
имеет, так же, адреса сети 127/8. Они используются для тестирования
программ и взаимодействия процессов в пределах одной машины. Пакеты,
отправленные на этот интерфейс, обрабатываются локально, как
входящие. Потому адреса из этой сети нельзя присваивать физическим
сетевым интерфейсам.
2 ОРГАНИЗАЦИЯ ПОДСЕТЕЙ
Очень редко в локальную вычислительную сеть входит более
100-200 узлов: даже если взять сеть с большим количеством узлов,
многие сетевые среды накладывают ограничения, например, в 1024 узла.
Исходя из этого, целесообразность использования сетей класса А и В
весьма сомнительна. Да и использование класса С для сетей, состоящих
из 20-30 узлов, тоже является расточительством. Для решения этих
проблем в двухуровневую иерархию IP-адресов (сеть -- узел) была
введена новая составляющая -- подсеть. Идея заключается в
"заимствовании" нескольких битов из узловой части адре
| |  скачать работу |
Организация адресации в ip сетях |
