Структура IP-адреси

ІР-адреса має довжину 4 байти (4х8=32 біти). Для зручності ІР-адреса записується у вигляді 4 чисел (октетів), що розділені точками.

Десяткова форма представлення: 128.10.2.30

Двійкова форма представлення: 1000 0000.000 1010.000 0010.0001 1110

Шістнадцяткова форма представлення: С0.94.1.3

Десяткова форма запису ІР-адреси використовується в операційних системах, бо вона є зручною для користувача, який налаштовує доступ до мережі. Двійкова форма є зручною для адміністрування і для внутрішніх операцій пристроїв. Шіснадцяткова форма використовується рідко.

Класи IP-адрес

ІР-адреса складається з двох логічних частин: номера мережі і номера вузла мережі. <адреса локальної мережі, адреса вузла в локальній мережі>, або (<NetID, HostID>).

Для раціонального розподілення адрес існує система класів ІР-адрес, яка розподіляє адреси до певного класу за значеннями перших бітів адреси (рис.3.1).

Найбільше використання на даний час мають перші 3 класи.

...

…

..

Клас A

Адреса мережі NetID (7 біт)

Адреса вузла HostID (24 біти)

Клас B

Адреса мережі NetID (14 біт)

Адреса вузла HostID (16 біт)

Клас C

Адреса мережі NetID (21 біт)

Адреса вузла HostID(8 біт)

Клас D

Багатоадресна MulticastGroupID (28 біт)

Клас E

Зарезервовано для майбутніх застосувань (27 біт)

Рис.3.1. Структура IP-адрес

Клас А

Перший біт адреси є 0. Номер мережі займає 1 байт. Решта 3 байти відведено для номерів вузлів цієї мережі. Мережі класу А мають номери в діапазоні від 1 до 126.

· Номер 0 – не використовується.

· Номер 127 є зарезервованим для специфічних дій.

Наприклад, ІР-адреса 102.56.187.5 позначає:

· Мережу з номером 102.

· Вузол з номером 56.187.5

Мережі класу А є великими і кількість вузлів в них може сягати 2²⁴ = 16 777 216.

Клас В

Перші 2 біти адреси є 10, тобто перший октет ІР-адреси є в діапазоні від 128 до 191. В мережах класу В під номер мережі і номер вузла відведено по 2 байти.

Наприклад, ІР-адреса 154.2.91.240 позначає:

· Мережа з номером 154.2.

· Вузол з номером 91.240.

Мережі класу В є середніх розмірів з максимальною кількістю вузлів 2¹⁶ = 65 356.

Клас С

Перші біти адреси є 110, перший октет ІР-адреси є в діапазоні від 192 до 223. Під номер мережі відводиться 3 байти, під номер вузла 1 байт.

Наприклад, ІР-адреса 195.81.16.2 позначає:

· Мережа з номером 195.81.16.

· Вузол з номером 2.

Мережі класу С є невеликими, з максимальною кількістю вузлів 2⁸ = 256.

Клас D

Адреса починається з послідовності 1110 і позначає особливу групову адресу – Multicast. Якщо в пакеті як адресу призначення вказано адресу класу D, то такий пакет мають отримати всі вузли, яким привласнено цю адресу.

Клас Е

Адреси починаються з 11110 і зарезервовані для майбутніх застосувань.

Таблиця 3.1

Діапазони номерів мереж і максимальна кількість вузлів

Клас	Перші біти	Найменша адреса	Найбільша адреса	Макс. кількість вузлів
А		1.0.0.0	126.0.0.0.	224
B		128.0.0.0	191.255.0.0	216
C		192.0.0.0	223.255.255.0	28
D		224.0.0.0	239.255.255.255	Multicast
E		240.0.0.0	247.255.255.255	зарезервовані

· Великі мережі отримують адреси класу А.

· Середні мережі отримують адреси класу В.

· Малі мережі отримують адреси класу С.

Особливі ІР-адреси

Існують загально прийняті ІР-адреси, які використовуються для особливих цілей. Жоден номер мережі чи номер вузла не може складатися тільки з двійкових «0» чи «1».

На практиці максимальна кількість вузлів, що приведена в таблиці для мережі кожного класу має бути зменшеною. Наприклад, в мережах класу С під номер вузла відводиться 8 біт (256 номерів від 0 до 255). Однак, число вузлів не може перевищувати 254, оскільки адреси «0» та «255» мають спеціальне призначення.

Таблиця 3.2

Особливі ІР- номерів мереж і максимальна кількість вузлів

Таблиця 3.2

Особливі IP-адреси

Поле мережі	Поле вузла	Інтерпретація
Всі біти = 0	Всі біти = 0	Адреса того вузла, що згенерував даний пакет.
Номер мережі	Всі біти = 0	ІР-адреса з номером вузла = 0 використовується для адресації до всієї мережі. Наприклад, в мережі класу С з номером 199.60.32 ІР-адреса 199.60.32.0 позначає всю мережу в цілому
Всі біти = 0	Номер вузла	Вузол призначення належить до тої мережі, що й вузол-відправник.
Всі біти = 1	Всі біти = 1	Пакет з такою адресою призначення розсилається по всіх вузлах мережі, що й вузол відправник. Така розсилка називається обмеженим широкомовним повідомленням – Limited Broadcast.
Номер мережі	Всі біти = 1	Пакет з такою адресою розсилається по всіх вузлах мережі зі вказаним номером. Така розсилка називається широкомовним повідомленням Broadcast. Наприклад, пакет з номером 192.190.21.255 доставляється до всіх вузлів мережі.

Особливий статус має ІР-адреса, перший октет якої є 127. Ця адреса зарезервована для тестування програм і взаємодії процесів в межах однієї машини.

Коли програма відправляє дані за адресою 127.0.0.1 то утворюється «петля», дані не передаються по мережі, а повертаються до машини, як щойно прийняті.

Тому, в ІР-мережах заборонено привласнювати машинам ІР-адреси, що починаються з 127. Ця адреса називається «Look Back».

Приватні ІР-адреси

Це спеціальні адреси, що зарезервовані для використання у локальних мережах. Вони зазвичай, використовуються в організаціях, які мають власну мережу IntraNet – локальну мережу з архітектурою і логікою Інтернет. Приватними адресами користуються і невеликі локальні мережі. Такі адреси за жодних умов не обробляються маршрутизаторами Інтернет.

Приватні адреси обираються з різних класів – А, В чи С.

Таблиця 3.3

Приватніі IP-адреси

Клас	Найменший адрес	Найбільший адрес	Кількість мереж	Кількість адрес в одній мережі
А	10.0.0.0	10.255.255.255		16 777 216
В	172.16.0.0.	172.31.255.255		65 536
С	192.168.0.0	192.168.255.255

Для забезпечення доступу користувачів до Інтернет в локальних мережах передбачено проксі-сервер (proxy server). В проксі-сервері втілено два мережних інтерфейси, тобто два мережних адаптери, один з яких є для Інтернет і має зовнішню ІР-адресу, що видав провайдер, інший є для локальної мережі і його адреса належить до діапазону внутрішніх автономних адрес. Між цими мережними адаптерами працює спеціальна програма, що вміє транслювати запити з локальної мережі в Інтернет і в зворотному напрямку.

Використання масок в IP-адресації

Традиційна схема ділення IP-адреси на номер мережі й номер вузла засновано на понятті класу, що визначається значеннями декількох перших біт адреси. Саме тому, що перший байт адреси 185.23.44.206 потрапляє в діапазон 128-191, ми можемо сказати, що ця адреса відноситься до класу В, а значить, номером мережі є перші два байти, доповнені двома нульовими байтами - 185.23.0.0, а номером вузла - 0.0.44.206.

А що якщо використати яку-небудь іншу ознаку, за допомогою якого можна було б більш гнучко встановлювати границю між номером мережі й номером вузла? Як такі ознаки зараз одержали широке поширення маски. Маска — це число, що використовується в парі з IP-адресою; двійковий запис маски містить одиниці в тих розрядах, які повинні в IP-адресі інтерпретуватися як номер мережі. Оскільки номер мережі є цільною частиною адреси, одиниці в масці також повинні становити 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 С- 11111111.11111111.11111111.00000000(255.255.255.0).

Для запису масок використовуються й інші формати, наприклад, зручно інтерпретувати значення маски, записаної в шістнадцятковому коді: FF.FF.00.00 - маска для адрес класу В. Часто зустрічається й таке позначення 185.23.44.206/16 - цей запис говорить про те, що маска для цієї адреси містить 16 одиниць або що в указаній IP-адресі під номер мережі відведено 16 двійкових розрядів.

Позначаючи кожну IP-адресу маскою, можна відмовитися від понять класів адрес і зробити гнучкішою систему адресації. Наприклад, якщо розглянуту вище адресу 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 у послідовності, що визначає границю номера мережі, не обов'язково повинне бути кратним 8, щоб повторювати розподіл адреси на байти. Нехай, наприклад, для IP-адреси 129.64.134.5 зазначено маску 255.255.128.0, тобто у двійковому виді: ІP-адреса 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 виходить, номером мережі є перші 2 байти - 129.64.0.0, а номером вузла - 0.0.134.5.

Якщо ж використовувати для визначення границі номера мережі маску, то 17 послідовних одиниць у масці, «накладені» на IP-адресу, визначають як номер мережі у двійковому представленні 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 розповсюджений в IP-маршрутизації, причому маски можуть використовуватися для самих різних цілей. З їхньою допомогою адміністратор може структурувати свою мережу, не жадаючи від постачальника послуг додаткових номерів мереж. На основі цього ж механізму постачальники послуг можуть поєднувати адресні простори декількох мереж шляхом введення так званих «префіксів» з метою зменшення обсягу таблиць маршрутизації й підвищення за рахунок цього продуктивності маршрутизаторів.