Відображення IP-адресов на локальні адреси

Використання масок в IP-адресации

Традиційна схема ділення IP-адреса на номер мережі і номер вузла заснована на понятті класу, який визначається значеннями декількох перших біт адреси.

Існує також і інша ознака, за допомогою якої можна було б гнучкіше встановлювати межу між номером мережі і номером вузла. Як така ознака зараз набули широкого поширення маски. Маска - це число, яке використовується в парі з IP-адресом; двійковий запис маски містить одиниці в тих розрядах, які повинні в IP-адресе інтерпретуватися як номер мережі. Оскільки номер мережі є цілісною частиною адреси, одиниці в масці також повинні представляти безперервну послідовність.

Для стандартних класів мереж маски мають наступні значення:

- клас А - 11111111.00000000.00000000.00000000 (255.0.0.0);

- клас В - 11111111.11111111.00000000.00000000 (255.255.0.0);

- клас З - 11111111.11111111.11111111.00000000 (255.255.255.0).

Забезпечуючи кожну IP-адрес маскою, можна відмовитися від понять класів адрес і зробити гнучкішою систему адресації. Наприклад, якщо адреса 185.23.44.206 асоціювати з маскою 255.255.255.0, то номером мережі буде 185.23.44.0, а не 185.23.0.0, як це визначено системою класів.

У масках кількість одиниць в послідовності, що визначає межу номера мережі, не обов'язково повинно бути кратним 8, щоб повторювати ділення адреси на байти. Хай, наприклад, для IP-адреса 129.64.134.5 вказана маска 255.255.128.0, тобто в двійковому вигляді:

IP-адрес 129.64.134.5 - 10000001.01000000.10000110.00000101

Маска 255.255.128.0 - 11111111.11111111.10000000.00000000

Якщо ігнорувати маску, то відповідно до системи класів адреса 129.64.134.5 відноситься до класу В, а значить, номером мережі є перші 2 байти - 129.64.0.0, а номером вузла - 0.0.134.5.

Якщо ж використовувати для визначення межі номера мережі маску, то 17 послідовних одиниць в масці, «накладені» на IP-адрес, визначають як номер мережі в двійковому виразі число:

10000001.01000000.10000000.00000000 або в десятковій формі запису - номер мережі 129.64.128.0, а номер вузла 0.0.6.5.

Механізм масок широко поширений в IP-маршрутизации, причому маски можуть використовуватися для самих різних цілей. З їх допомогою адміністратор може структурувати свою мережу, не вимагаючи від постачальника послуг додаткових номерів мереж. На основі цього ж механізму постачальники послуг можуть об'єднувати адресні простори декількох мереж шляхом введення так званих «префіксів» з метою зменшення об'єму таблиць маршрутизації і підвищення за рахунок цього продуктивності маршрутизаторів.

Для визначення локальної адреси по IP-адресу використовується протокол дозволу адреси (Address Resolution Protocol, ARP). Протокол ARP працює різним чином залежно від того, який протокол канального рівня працює в даній мережі - протокол локальної мережі (Ethernet, Token Ring, FDDI) з можливістю широкомовного доступу одночасно до всіх вузлів мережі або ж протокол глобальної мережі (Х.25, frame relay), що як правило не підтримує широкомовний доступ. Існує також протокол, вирішальний зворотне завдання, - знаходження IP-адреса за відомою локальною адресою. Він називається реверсивним ARP (Reverse Address Resolution Protocol, RARP) і використовується при старті бездисковых станцій, що не знають в початковий момент своєї IP-адреса, але що знають адресу свого мережевого адаптера.

Необхідність в обігу до протоколу ARP виникає кожного разу, коли модуль IP передає пакет на рівень мережевих інтерфейсів, наприклад драйверу Ethernet. IP-адрес вузла призначення відома модулю IP. Потрібно на його основі знайти МАС-адрес вузла призначення.

Робота протоколу ARP починається з проглядання так званої ARP-таблицы (табл. 2). Кожен рядок таблиці встановлює відповідність між IP-адресом і МАС-адресом. Для кожної мережі, підключеної до мережевого адаптера комп'ютера або до поста маршрутизатора, будується окрема ARP-таблица.

Таблиця 2. Приклад ARP-таблицы

IP-адрес	MAC-адрес	Тип запису
194.85.135.75	0x008048EB7E60	Динамічний
194.85.135.70	0x08005A21A722	Динамічний
194.85.60.21	0x008048EB7567	Статичний

Поле «Тип запису» може містити одне з двох значень — «динамічний» або «статичний». Статичні записи створюються уручну за допомогою утиліти arp і не мають терміну застарівання, точніше, вони існують до тих пір, поки комп'ютер або маршрутизатор не будуть вимкнений. Динамічні ж записи створюються модулем протоколу ARP, що використовує широкомовні можливості локальних мережевих технологій. Динамічні записи повинні періодично оновлюватися. Якщо запис не оновлювався протягом певного часу (порядка декілька хвилин), то вона виключається з таблиці. Таким чином, в ARP-табли-це містяться записи не про всі вузли мережі, а тільки про тих, які активно беруть участь в мережевих операціях. Оскільки такий спосіб зберігання інформації називають кешуванням, ARP-таблицы іноді називають ARP-кэш.

У глобальних мережах адміністраторові мережі найчастіше доводиться уручну формувати ARP-таблицы, в яких він задає, наприклад, відповідність IP-адреса адресі вузла мережі Х.25, який має для протоколу IP сенс локальної адреси. Останнім часом намітилася тенденція автоматизації роботи протоколу ARP і в глобальних мережах. Для цієї мети серед всіх маршрутизаторів, підключених до якої-небудь глобальної мережі, виділяється спеціальний маршрутизатор, який веде ARP-таблицу для решти всіх вузлів і маршрутизаторів цієї мережі. При такому централізованому підході для всіх вузлів і маршрутизаторів уручну потрібно задати тільки IP-адрес і локальну адресу виділеного маршрутизатора. Потім кожен вузол і маршрутизатор реєструє свої адреси у виділеному маршрутизаторі, а при необхідності встановлення відповідності між IP-адресом і локальною адресою вузол звертається до виділеного маршрутизатора із запитом і автоматично отримує відповідь без участі адміністратора. Маршрутизатор, що працює таким чином, називають ARP-сервером.

Отже, після того, як модуль IP звернувся до модуля ARP із запитом на дозвіл адреси, відбувається пошук в ARP-таблице вказаної в запиті IP-адреса. Якщо така адреса в ARP-таблице відсутня, то витікаючий IP-пакет, для якого потрібно було визначити локальну адресу, ставиться в чергу. Далі протокол ARP формує свій запит (ARP-запрос), вкладає його в кадр протоколу канального рівня і розсилає запит широкомовно.

Всі вузли локальної мережі отримують ARP-запрос і порівнюють вказану там IP-адрес з власною. У разі їх збігу вузол формує ARP-ответ, в якій указує своя IP-адрес і своя локальна адреса, а потім відправляє його вже направлено, оскільки в ARP-запросе відправник указує свою локальну адресу. ARP-запросы і відповіді використовують один і той же формат пакету. У табл. 3 приведені значення полів прикладу ARP-запроса для передачі по мережі Ethernet.

Таблиця 3. Приклад ARP-запроса

Тип мережі	1 (0x1)
Тип протоколу	2048 (0x800)
Довжина локальної адреси	6 (0x6)
Довжина мережевої адреси	4 (0x4)
Опція	1 (0x1)
Локальна адреса відправника	0x008048EB7E60
Мережева адреса відправника	194.85.135.75
Локальна (шуканий) адреса одержувача	0x000000000000
Мережева адреса одержувача	194.85.135.65

У полі «тип мережі» для мереж Ethernet указується значення 1.

Поле «тип протоколу» дозволяє використовувати протокол ARP не тільки для протоколу IP, але і для інших мережевих протоколів. Для IP значення цього поля рівне 0x0800.

Довжина локальної адреси для протоколу Ethernet рівна 6 байт, а довжина IP-адреса — 4 байт. У полі операції для ARP-запросов указується значення 1, якщо це запит, і 2, якщо це відповідь.

З цього запиту видно, що в мережі Ethernet вузол з IP-адресом 194.85.135.75 намагається визначити, яку МАС-адрес має інший вузол тієї ж мережі, мережева адреса якого 194.85.135.65. Поле шуканої локальної адреси заповнене нулями.

Відповідь присилає вузол, що пізнав свою IP-адрес. Якщо в мережі немає машини з шуканою IP-адресом, то ARP-ответа не буде. Протокол IP знищує IP-пакеты, що направляються за цією адресою. (Відмітимо, що протоколи верхнього рівня не можуть відрізнити випадок пошкодження мережі Ethernet від випадку відсутності машини з шуканою IP-адресом.) У табл. 4 поміщені значення полів ARP-ответа, яка могла б поступити на приведений вище приклад ARP-запроса.

Таблиця 4. Приклад ARP-ответа

Тип мережі	1 (0x1)
Тип протоколу	2048 (0x800)
Довжина локальної адреси	6 (0x6)
Довжина мережевої адреси	4 (0x4)
Опція	2 (0x2)
Локальна адреса відправника	0x00E0F77F1920
Мережева адреса відправника	194.85.135.65
Локальна (шуканий) адреса одержувача	0x008048EB7E60
Мережева адреса одержувача	194.85.135.75

Цю відповідь отримує машина, що зробила ARP-запрос. Модуль ARP аналізує ARP-ответ і додає запис в свою ARP-таблицу (табл. 5). В результаті обміну цими двома ARP-сообщениями модуль IP-узла 194.85.135.75 визначив, що IP-адресу 194.85.135.65 відповідає МАС-адрес 0x00E0F77F1920. Новий запис в ARP-таблице з'являється автоматично, опісля декілька мілісекунд після того, як її було потрібно.

Таблиця 5. Оновлена ARP-таблица

IP-адрес	MAC-адрес	Тип запису
194.85.135.75	0x008048EB7E60	Динамічний
194.85.135.70	0x08005A21A722	Динамічний
194.85.60.21	0x008048EB7567	Статичний
194.85.135.65	0x00E0F77F1920	Динамічний

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
АДРЕСАЦІЯ В IP-СЕТЯХ	\|

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.