Классовая адресация сетей

Материал из Национальной библиотеки им. Н. Э. Баумана
Последнее изменение этой страницы: 21:35, 1 февраля 2015.

Первоначально IP-адреса подразделялись на классы, что позволяло назначать компаниям разных размеров различное количество адресов. Классы IP-адресов перечислены в табл. 1.

Таблица 1. Классы IP-адресов
Класс
Пределы значений первого октета
Общее количество сетей
Общее количество хостов в сети
Применяемая по умолчанию маска
Назначение
A
1-126
126
16.7 млн.
255.0.0.0
Стандартный класс
B
128-191
16384
65534
255.255.0.0
Стандартный класс
C
192-223
2 млн.
254
255.255.255.0
Стандартный класс
D
224-239
Не рассматривается
Не рассматривается
224.0.0.0
Многоадресатная рассылка IP
E
240-255
Не рассматривается
Не рассматривается
Не рассматривается
Экспериментальный класс

Адреса класса А

Поддерживают свыше 16 миллионов хостов в каждой сети. Очевидно, что такой класс может применяться только для очень больших сетей (как правило, сетей провайдеров Internet верхнего уровня). Количество действительных сетей класса А равно 126, и все эти адреса давным-давно распределены. Открытые IP-адреса должны быть зарегистрированы в организации IANA (Internet Assigned Numbers Authority — Агентство по выделению имен и уникальных параметров протоколов Internet), которая контролирует использование достижимых через Internet или открытых IP-адресов.

В адресах класса А старший бит первого октета всегда имеет значение 0. Это означает, что наименьший номер сети при использовании адреса такого класса равен 00000000 (0), а наибольший равен 01111111 (127). Но в этом случае необходимо учитывать некоторые ограничения. Во-первых, адрес сети класса А, равный 0, является зарезервированным. Он используется для обозначения так называемой "данной сети", или сети к которой фактически подключен передающий хост. Во-вторых, адрес сети класса А, равный 127, применяется для создания петли обратной связи. С помощью такой петли программное обеспечение набора протоколов TCP/IP просто выполняет самопроверку. Передавая пакеты по адресу получателя, обозначенному как петля обратной связи, это программное обеспечение фактически не передает пакеты в сеть, а просто возвращает их по петле самому себе для проверки того, что стек TCP/IP не искажает данные. (Отправка пакетов эхо тестирования по адресу петли обратной связи является обычным этапом поиска неисправностей.) Поэтому при передаче любого пакета с адресом сети, состоящим из одних битов 0, фактически происходит его передача на локальные хосты. А при отправке любой информации в сеть с номером 127 фактически применяется петля обратной связи. В связи с наличием зарезервированной сети 0 и петли обратной связи практически применимые адреса класса А сводятся к тем, которые содержат в первом октете число от 1 до 126.

В адресах класса А используется маска подсети 255.0.0.0, известная также как восьмибитовая маска подсети, поскольку она состоит из восьми расположенных подряд единиц, а затем из одних нулей (11111111.00000000.00000000.00000000). Это означает, что в обычной сети класса А первый октет адреса предназначен для обозначения адреса сети, а последние три октета — адреса хоста, как показано на рис. 1. Теперь мы снова переходим к рассмотрению операции "И". Например, если взять адрес 10.1.1.1 класса А со стандартной маской подсети 255.0.0.0 и применить к ним операцию "И", то в конечном итоге в качестве значения адреса сети будет получено число 10.0.0.0. Остальная часть адреса относится к хосту. Ниже приведена схема, которая показывает, как делится на части адрес класса А при использовании предусмотренной по умолчанию маски подсети.

рис. 1

Адреса класса В

Поддерживают 65 534 хостов в каждой сети. Адреса этого класса предназначены для меньших (но все еще достаточно крупных) сетей. Существует чуть больше 16 000 сетей класса В и все они уже зарегистрированы.

Адреса класса В всегда начинаются с двоичных цифр 10 (как в примере 10101100.00010000.00000001.00000001 или 172.16.1.1). Это означает, что первый октет должен находиться в пределах от 128 (10000000) до 191 (10111111). Таких сетей класса В, которые не могли бы использоваться обычным образом (подобных двум сетям класса А — 0 и 127), не существует.

Сети класса В имеют 16-битовую маску, применяемую по умолчанию (255.255.0.0). Это означает, что первые 16 битов соответствуют адресу сети, а последние 16 битов — адресу хоста. Структура IP-адреса класса В показана на рис. 6.15.

Адреса класса С

Должны начинаться с двоичных цифр 110 (как в примере 11000000.10101000.00000001.00000001, или 192.168.1.1). Сетей класса С, которые не могли бы применяться на практике, не существует.

Сети класса С имеют по умолчанию 24-битовую маску. Это означает, что 24 бита используются для обозначения части сети и 8 битов — для обозначения части хоста. Структура IP-адреса класса С показана на рис. 1.

Сети класса С, таким образом, могут поддерживать только 254 хоста в каждой сети. Адреса этого класса предназначены для небольших сетей. Существует свыше двух миллионов сетей класса С, причем большинство из них уже зарегистрировано.

Нетрудно заметить, что в каждой сети отсутствует часть IP-адресов (а именно два). Например, IP-адреса класса С допускают применение в каждой сети только 254 хостов, тогда как их должно быть 256 (если руководствоваться формулой ). Но это не ошибка. В каждой сети зарезервировано два адреса хоста, а именно: наибольший адрес (состоящий из одних единиц) и наименьший адрес (состоящий из одних нулей). Адрес хоста, состоящий из одних единиц, обозначает широковещательную рассылку, адрес, состоящий из одних нулей, обозначает "данную сеть". Два указанных адреса не могут использоваться в качестве адресов хостов. Это — еще одно ограничение TCP/IP.

Адрес, состоящий из одних нулей

После применения операции "И" к паре чисел, состоящей из IP-адреса и маски подсети, часть с обозначением хоста будет содержать одни нули. Например, после применения операции "И" к IP-адресу 192.168.1.1 с применяемой по умолчанию маской подсети, равной 255.255.255.0, будет получен ад pec сети 192.168.1.0. Итак, адрес 192.168.1.0 представляет собой адрес сети и не может использоваться в качестве адреса хоста.

Адрес, состоящий из одних единиц

Зарезервирован для широковещательной рассылки уровня 3. Например, в IP-адресе 10.255.255.255 адрес хоста состоит из одних единиц (00001010.11111111.11111111.11111111). Он обозначает все хосты в данной сети, т.е. служит для широковещательной рассылки.

Следует отметить, что адрес хоста считается недействительным, только если нулю или единице равны все биты в части этого адреса, соответствующей хосту или сети. Таковыми должны быть все эти части, а не просто некоторые биты отдельной части. Например, IP-адрес 172.16.0.255 является действительным (10101100.00010000.00000000.11111111), поскольку вся часть адреса с обозначением хоста не состоит полностью из одних единиц или нулей. Но адрес 192.168.1.255 является недействительным, поскольку вся часть с обозначением хоста состоит из одних единиц (11000000.10101000.00000001.11111111).

По этой причине для расчета допустимого количества хостов в сети применяется выражение , а не просто . Например, если известно, что для обозначения хоста применяются десять битов, необходимо вычислить значение , а затем вычесть из полученного результата .