Адресация узлов в компьютерных сетях

В пределах одной компьютерной сети адреса всех узлов должны быть уникальными. Выделяют три типа адресов, которые можно использовать одновременно в ЛВС.

1. Аппаратные или MAC-адреса. Они применяются для идентификации узлов ЛВС и жестко связаны с аппаратурой, например, сетевыми адаптерами. Они выглядят, например, так: 0081005e24a8. Уникальность адресов гарантируется фирмой-изготовителем, каждой из которых выделяется определенный диапазон адресов.

При замене аппаратуры изменяется и адрес узла, например, при замене адаптера – адрес компьютера.

2. Числовые адреса применяются для структурированных сетей, то есть таких, которые состоят из подсетей. Эти адреса назначаются программным путем при настройке узлов и легко могут быть изменены. Такие адреса имеют иерархическую структуру. Типичными примерами иерархических числовых адресов являются сетевые адреса IP и IPX. В них поддерживается двухуровневая иерархия, адрес делится на старшую часть – номер сети и младшую часть – номер узла. Такое деление позволяет передавать сообщения между сетями только на основании номера сети, а номер узла используется после доставки сообщения в нужную сеть – точно так же, как название улицы используется почтальоном только после того, как письмо доставлено в нужный город. Пример IP-адреса – 126.82.11.103.

3. Символьные адреса и имена предназначены для запоминания людьми и поэтому обычно являются осмысленными. Они могут использоваться как в небольших сетях, где за их уникальность отвечает сетевой администратор (например, cad, dragon2), так и в крупных сетях. В крупных сетях такие адреса имеют многоуровневую иерархическую организацию. Пример такого адреса – www.jpl.nasa.gov.

За уникальность числовых и символьных адресов в крупных сетях ответственен ряд специальных организаций, например, в Internet – InterNIC, IANA.

В современных сетях, как правило, используются все типы адресов. Пользователи адресуют компьютеры символьными именами, которые автоматически заменяются в передаваемых сообщениях на числовые. С помощью числовых адресов сообщения передаются из одной сети в другую, а после доставки сообщения в сеть-адресат вместо числового адреса используется аппаратный адрес компьютера-адресата.

Проблема установления соответствия между адресами различных типов, которой занимаются протоколы разрешения адресов, может решаться как централизованными, так и распределенными средствами. В случае централизованного подхода в сети выделяются один или несколько компьютеров (серверов имен), в которых хранится таблица соответствия друг другу имен различных типов, например, символьных и числовых. Все остальные компьютеры обращаются к серверам имен, чтобы по символьному имени определить числовое имя компьютера, с которым необходимо обменяться данными.

При другом, распределенном, походе, каждый компьютер сам решает задачу установления соответствия между адресами. Например, если пользователь указал в качестве узла назначения числовой номер, то перед началом передачи данных компьютер-отправитель посылает всем компьютерам сети широковещательное сообщение с просьбой опознать это числовое имя. Все компьютеры, получив это сообщение, сравнивают полученное имя с собственным. Компьютер, обнаруживший совпадение, посылает ответ, содержащий его аппаратный адрес, после чего становится возможным обмен данными.

Хотя распределенный подход упрощает организацию разрешения адресов, но сильно загружает сеть широковещательными запросами и потому пригоден лишь для небольших локальных сетей. В качестве примера можно привести протокол ARP (ARP – Address Resolution Protocol), который применяется для нахождения соответствия между сетевыми и аппаратными адресами. Централизованный подход может использоваться в сетях любого масштаба. Наиболее известная служба централизованного разрешения адресов – это служба доменных имен (DNS – Domain Name Service) в Internet, который применяется для нахождения соответствия между символическими и сетевыми адресами.

Перечисленные три типа адресов могут быть индивидуальными, то есть идентифицировать конкретный порт узла сети (компьютера или коммуникационного устройства). Также они могут быть групповыми – то есть адресами нескольких узлов, которым одновременно передаются данные, или широковещательными – данные, направленные по таким адресам, должны быть переданы всем узлам сети. Групповые и широковещательные адреса при необходимости назначаются узлам в дополнение к их индивидуальным адресам.

После того, как пересылаемые по сети данные достигают узла-адресата, ПО компьютера - адресата должно направить их соответствующей программе – процессу, адрес которого прилагается к адресу узла. Уникальность адреса процесса должна обеспечиваться только в пределах компьютера. Примерами адресов процессов являются номера портов протоколов TCP и UDP из стека TCP/IP.