Ip-адрес

Кто управляет диапазонами IP (кто выдаёт IP адреса)

Контрольные вопросы

1. Что и почему изменилось в таблице arp после выполнения задания №2?
2. Что произойдет, если в таблицу arp добавить две или более записей, в которых одному mac-адресу сопоставлены разные сетевые адреса?
3. Что произойдет, если в таблицу arp добавить две или более записей, в которых одному сетевому адресу сопоставлены разные аппаратные адреса?
4. Как отличается «время жизни» динамических и статических записей в таблице arp?
5. Почему в ip-сетях не используется прямое сопоставление символьного адреса физическому адресу?
6. Что произойдет, если в файл hosts записать два (или более) узла с одинаковыми именами (например, myhost.mydomain), но разными сетевыми адресами, а затем обратиться к ним по имени (например так: ping myhost.mydomain)?

CC-BY-CA Анатольев А.Г., 31.01.2012

[править] Структура IP-адреса

IP-адрес представляет собой 32-разрядное двоичное число, разделенное на
группы по 8 бит, называемых октетами, например:
10101100 00010000 00101111 01011110
Обычно IP-адреса записываются в виде четырех десятичных октетов и
разделяются точками. Таким образом, приведенный выше IP-адрес можно
записать в следующей форме: 172.16.47.94
Следует заметить, что максимальное значение октета равно 11111111₂
(двоичная система счисления), что соответствует в десятичной системе 255₁₀.
Поэтому IP-адреса, в которых хотя бы один октет превышает это число, являются недействительными. Пример: 172.16.123.1 – действительный адрес,
172.16.123.256 – несуществующий адрес, поскольку 256 выходит за пределы
допустимого диапазона.
IP-адрес состоит из двух логических частей – номера подсети (ID подсети) и номера узла (ID хоста) в этой подсети. Для определения того, какая часть IP-адреса отвечает за ID подсети, а
какая за ID хоста, применяются два способа: с помощью классов и с помощью
масок. При передаче пакета из одной подсети в другую используется ID подсети. Когда пакет попал в подсеть назначения, ID хоста указывает на конкретный узел в рамках этой подсети.
Чтобы записать ID подсети, в поле номера узла в IP-адресе ставят нули.
Чтобы записать ID хоста, в поле номера подсети ставят нули. Например, если в
IP-адресе 172.16.123.1 первые два байта отводятся под номер подсети,
остальные два байта – под номер узла, то номера записываются следующим
образом:

• ID подсети: 172.16.0.0
• ID хоста: 0.0.123.1

По числу разрядов, отводимых для представления номера узла (или
номера подсети), можно определить общее количество узлов (или подсетей) по
простому правилу: если число разрядов для представления номера узла равно N,
то общее количество узлов равно 2N – 2. Два узла вычитаются вследствие того,
что эти адреса являются особыми и используются в специальных целях (первый — адрес сети, последний — directed broadcast).
Например, если под номер узла в некоторой подсети отводится два байта
(16 бит), то общее количество узлов в такой подсети равно 216 – 2 = 65534 узла.

Контрольные вопросы

1. Что и почему изменилось в таблице arp после выполнения задания №2?
2. Что произойдет, если в таблицу arp добавить две или более записей, в которых одному mac-адресу сопоставлены разные сетевые адреса?
3. Что произойдет, если в таблицу arp добавить две или более записей, в которых одному сетевому адресу сопоставлены разные аппаратные адреса?
4. Как отличается «время жизни» динамических и статических записей в таблице arp?
5. Почему в ip-сетях не используется прямое сопоставление символьного адреса физическому адресу?
6. Что произойдет, если в файл hosts записать два (или более) узла с одинаковыми именами (например, myhost.mydomain), но разными сетевыми адресами, а затем обратиться к ним по имени (например так: ping myhost.mydomain)?

CC-BY-CA Анатольев А.Г., 31.01.2012

1.8. Структура пакетов IP и TCP

Когда мы рассматривали метод коммутации пакетов, мы узнали, что пакет состоит из заголовка и поля данных, содержащего передаваемые данные. Тогда мы были не готовы к подробному рассмотрению структуры заголовка
пакета, но сейчас мы можем сделать это.
Протокол IP не ориентирован на соединение, поэтому не обеспечивает надежную доставку данных. Поля, описание которых приведено в табл. 1.4, представляют собой IP-заголовок и добавляются к пакету при его получении
с транспортного уровня.
Протокол TCP, в отличие от протокола IP, ориентирован на установление
соединения и обеспечивает надежную доставку данных. Структура TCP-пакета описана в табл. 1.5.

Поле	Описание
Sours IP address(1Р-адрес отправителя)	Отпправитель пакета
Destination IP address(1Р-адрес получателя)	Получатель пакета
Protocol(Протокол)	ТСР или UDР
Checksum(контрольная сумма)	Значение для проверки целостности пакета
ТТL(время жизни пакета)	Определяет сколько секунд пакет может находится в сети. Предотвращает бесконечное блуждание пакетов в сети. Значение ТТL автоматически уменьшается на несколько секунд при переходе через каждый маршрутиризатор сети
Version	Версия протокола 1Р- 4 или 6
Header Length(длинна заголовка)	Минемальный размер заголовка — 20 байт
Type of Service(тип обслуживания)	Обозначение требуемогодля этого пакета качества обслуживания при доставке через маршрутиризаторы сети
Total Length(0бщая длинна)	Длинна дейтаграммы 1Р-протокола
Idetification Flags(индефикация)	Индефикатор пакета
Fragmentstion Flag(Фрагментационные флаги)	3 бита для флагоф фрагментации и 2 бита для текущего использования
Fragmentstion Offset(Смешание фрагмента)	Указывает на положение Фрагментов относительно начала поля данных 1Р пакета. Если Фрагментации нет, смешение равно 0х0
Option and Padding(опции и заполнение)	Опции

Поле	Описание
Source port(порт отправителя)	Порт ТСР узла отправителя
Destination port(порт получателя)	Порт ТСР узла получателя
Sequence Number(порядковый номер)	Номер последовательности пакетов
Acknowledgement Number(Номер потверждения)	Порядковый номер байта, который локальный узел расчитывает получить следующим
Data Length(длинна данных)	Длинна ТСР-пакета
Reserved(зарезервированно)	Зарезервированно для будущего использования
Flags(Флаги)	Описание содержимого сегмента
Window(окно)	Показывает доступное место в окне протокола ТСР
Checksum(контрольная сумма)	Значение для проверки целостности пакета
Urgent Point(Указатель срочности)	При отправке срочных данных в этом поле задается гранича области срочных данных

Виды IP адресов по постоянству: временные и постоянные

Сетевые адреса могут быть как временными (или динамичными) или постоянными (статичными). Временные адреса динамически назначаются станции и могут быть забраны и переназначены на другую станцию, если не используются в течении определённого периода времени (например, в течение 24 часов). Такие временные адреса обычно распределяются на пользовательские устройства с помощью DHCP. В то время как постоянный адрес настраивается вручную на компьютерной системе (сетевом устройстве). Обычно компьютерам, выполняющим роль серверов, и промежуточным устройствам (роутерам, например) даётся один или более постоянных IP адресов.

1.9. Глоссарий

В этом небольшом пункте приведены описания основных терминов,
которые использовались в первой главе, а также некоторых новых.

Аутентификация — проверка подлинности.

Интерфейс — средства и правила взаимодействия компонент системы между собой.

Маршрутизатор (router) — устройство для пересылки пакетов. Маршрутизатор собирает информацию о топологии межсетевых соединений и на основании этой информации пересылает пакеты сетевого уровня в сеть назначения. Маршрутизатор может быть программным и аппаратным.

Маршрутизация (routing) — процесс передачи пакетов данных между двумя подсетями.

Порт — физическое или логическое устройство, через которое осуществляется процесс приема/передачи данных.

Протокол — совокупность правил, определяющая взаимодействие абонентов вычислительной системы и описывающая способ выполнения определенного класса функций.

Сервер — специальный компьютер, который предоставляет определенные услуги другим компьютерам.

Сокет (soket) — во многом аналогичен дескриптору файла (file handle). Сокет обеспечивает конечную точку соединения. Приложение, создавая сокет, указывает три параметра: IP-адрес узла, протокол (TCP или UDP) и порт, используемый приложением.

Узел — устройство, подключенное к сети.

Шлюз (Gateway) — межсетевой преобразователь. Выполняет функции,аналогичные мосту, но используется для связи сетей разных типов, например, LAN и WAN. Обычно для устройства, которое связывает две локальные сети, используется термин «маршрутизатор», а для устройства, которое соединяет вашу локальную сеть с Интернет, — шлюз, хотя оба эти устройства выполняют одну и ту же функцию — маршрутизацию

MAC-адрес

Много лет назад кто-то решил, что все сетевые приборы должны иметь опре­деленный идентификатор, чтобы идентифицировать друг друга в сетевом про­странстве, и назвал этот идентификатор MAC-адресом (от англ. Media Access Control — управление доступом к среде). MAC-адрес — это строка длиной 48 бит, содержащая шестнадцатеричное число, примерно вот так: 0800.2700.EC26. Веро­ятно, вы уже встречались с чем-то подобным.

Что интересно: производители сетевых устройств присваивают им MAC- адреса еще на стадии изготовления. Целесообразность этого состоит в том, что можно просто включить устройства в сеть и коммутировать их между собой, не имея никакого руководства по конфигурации. Звучит достойно, но есть одна проблема: производитель присваивает MAC-адрес в отсутствие связи с тем, куда именно будет помещено устройство в конечном итоге. То есть это не со­всем адрес, поскольку он совершенно не помогает в определении местораспо­ложения устройства.

MAC-адрес сродни полному имени человека. Его присваивают при рожде­нии для простой идентификации, чтобы выделить человека из толпы или по­слать сообщение на его имя. Если мы с вами находимся в толпе людей и вы хотите послать мне сообщение, но понятия не имеете, где я, вы можете, набрав побольше воздуха, крикнуть: «Бен Пайпер, где ты?» И если я в той толпе, то получу ваше сообщение.

 Сетевые устройства общаются друг с другом таким же образом, но вместо полного имени используют MAC-адреса. Предположим, мой компьютер имеет MAC-адрес O8OO.2700.EC26, и его надо напечатать на сетевом принтере с именем Monoprint и MAC-адресом 002O.350O.CE26. Мой компьютер физически соединен с принтером через устройство, называемое коммутатором, как показано на рис. 2. Точнее, мой компьютер и принтер физически присоединены к отдель­ным Ethernet-портам коммутатора. Отметим, что, в отличие от беспроводной точки доступа, подключение к коммутатору всегда производится с помощью кабеля. Таким образом, коммутатор — это место сбора всех сетевых устройств. Подобно тому, как я с вами и с другими могу собраться на переполненном рын­ке, сетевые устройства собираются вместе в коммутаторе. Такой набор соеди­ненных между собой устройств называется локальной вычислительной сетью (ЛВС, от англ. Local area network, LAN).

Рис. 2. Два принтера соединены с компьютером через коммутатор

Но здесь возникает проблема: мой компьютер не знает, где расположен принтер Monoprint, не знает даже, является ли он частью локальной сети — частью «толпы», подключенной к коммутатору. MAC-адрес, подобно полному имени, может служить хорошим иднтификатором, но он не может указать точного месторасположения устройства. Именно поэтому мой компьютер вы­нужден просто «кричать в рупор», вызывая Monoprint по его MAC-адресу.

[править] Ссылки

Сетевой уровень

Основные понятия Сетевой интерфейс | IP | IP-адрес | Маска подсети | Широковещательный адрес | Маршрут | IPv6 Маршрутизация | Форвардинг | Таблица маршрутизации | Шлюз по умолчанию Маршрутизация в Linux | Маршрутизация в FreeBSD | Маршрутизация в Cisco Динамическая маршрутизация Протоколы: RIP | OSPF | EIGRP | BGP | IS-IS Демоны: Quagga | GNU Zebra | XORP | bird | OpenBGPD | OpenOSPFD | MRT (заброшен) Устройства: Cisco Router | ProCurve Router | Vyatta Отказоустойчивость Протоколы: CARP| HSRP | VRRP | XRRP | GLBP Реализация: CARP в OpenBSD | CARP в FreeBSD | UCARP | HSRP в Cisco | VRRP в Cisco | VRRP в ProCurve | XRRP в ProCurve

Адресация в TCP/IP-сетях

Стек протоколов TCP/IP предназначен для соединения отдельных подсетей, построенных по разным технологиям канального и физического уровней (Ethernet, Token Ring, FDDI, ATM, X.25 и т. д.) в единую составную сеть. Каждая из технологий нижнего уровня предполагает свою схему адресации. Поэтому на межсетевом уровне требуется единый способ адресации, позволяющий уникально идентифицировать каждый узел, входящий в составную сеть.

Таким способом в TCP/IP-сетях является IP-адресация.

Узел составной сети, имеющий IP-адрес, называется хост (host). Хороший пример, иллюстрирующий составную сеть, – международная почтовая система адресации. Информация сетевого уровня – это индекс страны, добавленный к адресу письма, написанному на одном из тысяч языков земного шара, например на китайском. И даже если это письмо должно пройти через множество стран, почтовые работники которых не знают китайского, понятный им индекс страны-адресата подскажет, через какие промежуточные страны лучше передать письмо, чтобы оно кратчайшим путем попало в Китай. А уже там работники местных почтовых отделений смогут прочитать точный адрес, указывающий город, улицу, дом и человека, и доставить письмо адресату, так как адрес написан на языке и в форме, принятой в данной стране.

Система доменных имен

IP-адресация удобна для машинной обработки таблиц
маршрутов, однако сложна для использования человеком. Система доменных
имен (Domain Name System — DNS) позволяет
присваивать компьютерам легко запоминаемые имена, например,
yahoo.com, и отвечает
за перевод этих имен в IP-адреса.

DNS строится по иерархическому принципу, однако эта
иерархия не является строгой. Фактически нет единого корня всех доменов
Internet. В 80-е гг. были определены первые домены (национальные, США)
верхнего уровня: gov, mil, edu, com, net.
Позднее появились национальные домены других стран: uk
(Великобритания), jp (Япония),
au (Австрия), cn (Китай) и т.п.
Для СССР был выделен домен su, однако после
приобретения республиками Союза суверенитета многие из них получили собственные
домены: ua — Украина, ru
— Россия и т.п.

В настоящее время существуют домены верхнего уровня com
— для коммерческих компаний, edu — для школ и
университетов, org — для прочих организаций,
net — для сетевых организаций и т.д.

Вслед за доменами верхнего уровня следуют домены, определяющие либо регионы,
либо организации; следующие уровни иерархии могут быть закреплены за небольшими
организациями, либо за подразделениями больших организациях.

Таким образом, доменное имя компьютера имеет, по меньшей мере, два уровня
доменов. Каждый уровень отделяется от другого точкой. Слева от домена верхнего
уровня располагается другое имя и, возможно, не одно. Все, что находится слева,
является поддоменом для общего домена. Так, например, в имени
somesite.russia.ru слово
somesite является поддоменом
russia, который, в свою
очередь, является поддоменом домена ru.

DNS-серверы, реализующие перевод
IP-адресов в доменные и обратно, устанавливаются обычно на машинах,
которые являются шлюзами для локальных сетей. Вообще говоря, сервер имен может
быть установлен на любой компьютер локальной сети. При выборе машины для
установки сервера имен следует принимать в расчет то обстоятельство, что многие
реализации серверов держат базы данных имен в оперативной памяти. При этом часто
подгружается информация и с других серверов. Все это может вызвать задержки при
разрешении запроса на адрес по имени машины, если для сервера имен будет
использоваться маломощный компьютер.

1.7. Порты и сетевые демоны

Как уже было отмечено, в заголовке каждого пакета указывается IP-адрес
отправителя и IP-адрес получателя, а также номер порта. С IP-адресом
отправителя и получателя все понятно, осталось сказать, что же та-
кое порт. Дело в том, что сразу несколько приложений на одном компьютере
могут осуществлять обмен данными через сеть. При этом, сели и качестве адресата указывать только IP-адрес получателя, то приложения выполняемые на нем, не смогут разобраться кому из них предназначены
присланные данные.

Можно, конечно, каждому приложению назначать свой IP-адрес, однако такой подход приведет к перерасходу адресного пространства,

Чтобы решить эту проблему, используется механизм портов. Каждый порт имеет свой номер. Каждой сетевой программе, которая работает по протоколу TCP/IP, сопоставлен свой номер порта. Например, 80 — это порт WWW-сервера (обычно это Apache), а 53 — это порт системы доменных имен.

Термин демон происходит от английского слова demon (или daemon) и означает программу, которая выполняется в фоновом режиме и дополняет
операционную систему каким-нибудь сервисом. Как правило, пользователь
не замечает работу демона: он даже и не подозревает, что данная программа запущена. Предположим, что наш компьютер получил пакет, в заголовке которого сказано, что данный пакет предназначен для программы
с номером 21 (это номер порта демона FTP). Суперсервер (это тоже демон), запущенный на нашем компьютере, ищет программу с номером
23 и запускает ее, передав ей пакет. Если программа с номером 21 не установлена на нашем компьютере, суперсервер сообщает удаленному
компьютеру, что «заданный порт недоступен». Программа с номером
21 может работать в автономном режиме — как демон. То есть она сама будет контролировать входящие пакеты, обрабатывая только пакеты,
в заголовке которых указан порт с номером 21.

Физические адреса

MAC-адрес, который также называют
физическим адресом, Ethernet-адресом,
присваивается каждому сетевому адаптеру при его производстве. Его размер — 6
байт.

Этот сетевой адрес является уникальным, — фирмам-производителям выделены
списки адресов, в рамках которых они обязаны выпускать карты. Адрес записывается
в виде шести групп шестнадцатеричных цифр по две в каждой (шестнадцатеричная
запись байта). Первые три байта называются префиксом (что определяет 224
различных комбинаций или почти 17 млн адресов), и именно они закреплены за
производителем.

Адаптер «слушает» сеть, принимает адресованные ему кадры и широковещательные
кадры с адресом FF:FF:FF:FF:FF:FF и отправляет кадры в
сеть, причем в каждый момент времени в сегменте узла сети находится только один
кадр.

Собственно, MAC-адрес соответствует не компьютеру,
а его сетевому интерфейсу. Таким образом, если компьютер имеет несколько
интерфейсов, то это означает, что каждому интерфейсу будет назначен свой
физический адрес. Каждой сетевой карте соответствует собственный
MAC-адреси
IP-адрес, уникальный в рамках глобальной сети.

MAC-адреса используются на физическом и канальном
уровнях, т.е. в «однородной» среде. Для того, чтобы могли связываться друг с
другом компьютеры, входящие в большие составные сети, используется другой вид
адресов — IP-адреса.

Что такое домен в локальной сети

Под доменом локальной сети принято понимать такую сеть, которая объединяет компьютеры под одной общей политикой безопасности и управляется централизовано. Таким образом при объединении компьютеров сети в рабочие группы взаимодействие машин основывается на принципе «клиент-клиент», а в домене это уже «клиент-сервер». В качестве сервера выступает отдельная машина, на которой хранятся все учетные записи пользователей сети. Так же можно хранить и профиль каждого пользователя.

Целесообразность организации такого доступа обусловлена несколькими факторами:

• локальная сеть постоянно развивается и количество пользователей растет;
• видоизменяется топология и география сети;
• необходимо разграничить доступ к ресурсам для каждого пользователя или группы;
• контроль за использованием ресурсов глобальной сети интернет.

При организации доступа на основе рабочих групп, такой контроль организовать просто невозможно. Однако, когда сеть состоит из всего нескольких компьютеров, то совершенно не имеет никакого смысла ставить отдельный сервер домена, это просто экономически нецелесообразно.

Если ЛВС организована на основе Microsoft Windows Server, то служба, которая отвечает за контролер домена называется AD (Active Directory), если под управлением *nix (Unix, Linux, FreeBSD) служба управляющая пользователями имеет название LDAP (Lightweght Directory Access Protocol).

Топология локальной сети

Первое к чему нужно приступать при изучении основ функционирования компьютерных сетей, это топология (структура) локальной сети. Существует три основных вида топологии: шина, кольцо и звезда.

Кольцо

В данной топологии каждый из компьютеров соединен только с двумя участниками сети. Принцип функционирования такой ЛВС заключается в том, что один из компьютеров принимает информацию от предыдущего и отправляет её следующему выступая в роли повторителя сигнала, либо обрабатывает данные если они предназначались ему. Локальная сеть, построенная по кольцевому принципу более производительна в сравнении с линейной шиной и может объединять до 1000 компьютеров, но, если где-то возникает обрыв сеть полностью перестает функционировать.

Звезда

Топология звезда, является оптимальной структурой для построения ЛВС. Принцип работы такой сети заключается во взаимодействии нескольких компьютеров между собой по средствам центрального коммутирующего устройства (коммутатор или свитч). Топология звезда позволяет создавать высоконагруженные масштабируемые сети, в которых центральное устройство может выступать, как отдельная единица в составе многоуровневой ЛВС. Единственный минус в том, что при выходе из строя центрального коммутирующего устройства рушится вся сеть или её часть. Плюсом является то, что, если один из компьютеров перестаёт функционировать это никак не сказывается на работоспособности всей локальной сети.

Типы адресов стека TCP/IP

В стеке TCP/IP используются три типа адресов:

• локальные (другое название – аппаратные);
• IP-адреса (сетевые адреса);
• символьные доменные имена.

Локальный адрес – это адрес, присвоенный узлу в соответствии с технологией подсети, входящей в составную сеть.  Если подсетью является локальная сеть Ethernet, Token Ring или FDDI, то локальный адрес – это МАС-адрес (MAC address – Media Access Control address).

МАС-адреса назначаются сетевым адаптерам и портам маршрутизаторов производителями оборудования и являются уникальными, так как распределяются централизованно. МАС-адрес имеет размер 6 байт и записывается в шестнадцатеричном виде, например 00-08-А0-12-5F-72.

IP-адреса (IP address) представляют собой основной тип адресов, на основании которых сетевой уровень передает сообщения, называемые IP- пакетами. Эти адреса состоят из 4 байт, записанных в десятичном виде и разделенных точками, например 117.52.9.44. Номер узла в протоколе IP назначается независимо от локального адреса узла. Маршрутизатор по определению входит сразу в несколько сетей. Поэтому каждый порт маршрутизатора имеет собственный IP-адрес. Конечный узел также может входить в несколько IP-сетей. В этом случае компьютер должен иметь несколько  IP-адресов, по числу сетевых адаптеров. Таким образом, IP-адрес характеризует не отдельный компьютер или маршрутизатор, а одно сетевое соединение.

Символьные доменные имена (domain name) служат для удобства представления IP-адресов. Человеку неудобно запоминать числовые IP-адреса,  поэтому была разработана специальная служба, DNS (Domain Name System),  устанавливающая соответствие между IP-адресами и символьными доменными именами, например www.teacherbox.ru.

Правда о коммутаторах и маршрутизаторах

Новички часто задают два вопроса:

• что на самом деле делают коммутаторы и маршрутизаторы?
• почему эти устройства имеют и MAC- и IP-адреса?

Эти, казалось бы, простые вопросы не имеют простых ответов. Я неоднократно наблюдал попытки дать ответ на эти вопросы в нескольких предложениях, но все эти попытки вносили лишь больше сумятицы и еще больше запутывали.

Истина в том, что и коммутаторы, и маршрутизаторы — это порождение конкретной технологической необходимости, а не каких-либо общих практиче­ских надобностей. В принципе, ни один из этих приборов не наделен какой-то особенной интеллектуальностью, хотя Cisco и снабжает их некоторым количеством «мозгов», чтобы улучшить их функциональность. Как и большинство технологий, коммутаторы и маршрутизаторы появились как результат сомни­тельных решений, принятых десятилетия назад.

Новые технологии обычно строятся на более ранних. Например, электрон­ные книги позаимствовали концепции страниц и закладок у традиционных печатных книг. Попробуйте объяснить, что такое страница, кому-нибудь, кто знаком с прокруткой, но никогда не видел традиционных печатных книг. Как вы это сделаете? Прежде чем объяснять, что такое страница, надо объяснить, зачем они существуют.

Поэтому, прежде чем объяснять, что такое маршрутизатор или коммутатор, я должен коротко пояснить, для решения каких проблем они служат. После того как вы это поймете, все встанет на свои места, и вы сразу же сможете ад­министрировать собственную сеть Cisco.

ЗАДАНИЕ НА ЛАБОРАТОРНУЮ РАБОТУ

Отчёт по лабораторной работе
необходимо оформить в OpenOffice Word, либо в MS Word. Файл с отчетом
необходимо назвать в следующем формате: «НОМЕР_ЛАБОРАТОРНОЙ ГРУППА ФИО1 ФИО2»,
например: «1 8820 Иванов А.С. Петров В.М». Файл с отчетом необходимо скопировать
в папку «\\server\Student\Student\For exchange\Интернет-технологии». Поместить
изображение текущего окна в отчёт можно следующим способом: нажмите ALT+PrintScreen, перейдите в редактор
и нажмите CTRL+V. Скопировать текст из окна
командной строки можно следующим образом: выделите необходимый текст с помощью
мыши и нажмите на выделенном участке правой кнопкой мыши, затем перейдите в
текстовый редактор и нажмите Ctrl+V. Список адресов узлов для всех вариантов
приведён в 4-ом пункте.

3.1.С помощью утилиты
ipconfig определить IP адрес и физический адрес основного сетевого интерфейса
компьютера, IP адрес шлюза, IP адреса DNS-серверов и используется ли DHCP.

. Результаты представить в
виде таблицы.

3.2.Проверить состояние связи
c любыми двумя узлами
(работоспособными) в соответствии с вариантом задания. Число отправляемых запросов должно составлять не менее
20. В качестве результата отразить для каждого из исследуемых узлов в виде
табилицы:

a.процент потерянных
пакетов;

b.среднее время
приема-передачи;

c.количество маршрутизаторов
(с учетом шлюза) до опрашиваемого узла;

d.IP адрес узла.

e.класс сети, к которой принадлежит данный
узел;

f.имя узла, полученное по IP-адресу
узла.

В отчёте необходимо пояснить, как были определены значения.

3.3.Произвести трассировку
двух работоспособных узлов в соответствии с вариантом задания. Результаты
запротоколировать в таблице.

№ узла

время прохождения пакета №1

время прохождения пакета №2

время прохождения пакета №3

среднее вермя прохождения пакета

DNS-имя маршрутизатора

IP-адрес маршрутизатора

4. ВАРИАТЫ
ЗАДАНИЙ

1	www.informika.ru www.rfbr.ru www.ras.ru
2	www.gpntb.ru www.rusmedserv.com www.nsc.ru
3	www.chemnet.ru www.rsl.ru www.philosophy.ru
4	www.rbc.ru www.membrana.ru www.osi.ru
5	www.viniti.ru www.sostav.ru www.ioffe.ru
6	www.fegi.ru www.elibrary.ru www.extech.ru
7	www.ripn.net www.shpl.ru sai.msu.su
8	www.scsml.rssi.ru www.sscc.ru www.nlr.ru
9	web.ru www.kamaz.ru www.rulex.ru
10	www.jinr.ru uic.nnov.ru www.ruthenia.ru
11	www.tractor.ru www.rsci.ru www.astronet.ru
12	www.keldysh.ru www.fom.ru www.inauka.ru
13	www.gramota.ru www.csa.ru www.bionet.nsc.ru
14	www.inp.nsk.su www.scientific.ru www.med2000.ru
15	www.gpi.ru iki.cosmos.ru www.spsl.nsc.ru
16	www.uiggm.nsc.ru hist.dcn-asu.ru www.cemi.rssi.ru
17	psychology.net.ru www.irex.ru www.medlinks.ru
18	www.viniti.ru www.sostav.ru www.gramota.ru
19	www.sscc.ru www.nlr.ru www.fom.ru
20	uic.nnov.ru www.ruthenia.ru www.rsl.ru

Обмен данными в Ethernet

Стандартные протоколы Ethernet определяют многие аспекты сетевого обмена данными, включая формат и размер кадра, синхронизацию и кодировку.

Когда подключенные к сети Ethernet узлы отправляют сообщения, они форматируют их в соответствии со стандартами макета кадра. Кадры иначе называют протокольными блоками данных (PDU).

Фрейм (англ. frame — кадр, рамка)

Формат кадров Ethernet определяет положение MAC–адресов получателя и источника.

Preamble – последовательность бит, по сути, не являющаяся частью ETH заголовка определяющая начало Ethernet фрейма.

DA (Destination Address) – MAC адрес назначения, может быть юникастом, мультикастом, бродкастом.

SA (Source Address) – MAC адрес отправителя. Всегда юникаст.

E-TYPE (EtherType) – Идентифицирует L3 протокол (к примеру, 0x0800 – Ipv4, 0x86DD – IPv6, 0x8100- указывает что фрейм тегирован заголовком 802.1q, и т.д. )

Payload – L3 пакет размером от 46 до 1500 байт – сами данные.

FCS (Frame Check Sequences) – 4 байтное значение CRC используемое для выявления ошибок передачи. Вычисляется отправляющей стороной, и помещается в поле FCS. Принимающая сторона вычисляет данное значение самостоятельно и сравнивает с полученным.

Система доменных имен

DNS строится по иерархическому принципу, однако эта иерархия не является строгой. Фактически нет единого корня всех доменов Internet . В 80-е гг. были определены первые домены (национальные, США) верхнего уровня: gov, mil, edu, com, net. Позднее появились национальные домены других стран: uk ( Великобритания) , jp (Япония) , au (Австрия) , cn (Китай) и т.п. Для СССР был выделен домен su , однако после приобретения республиками Союза суверенитета многие из них получили собственные домены: ua — Украина , ru — Россия и т.п.

В настоящее время существуют домены верхнего уровня com — для коммерческих компаний, edu — для школ и университетов, org — для прочих организаций, net — для сетевых организаций и т.д.

Вслед за доменами верхнего уровня следуют домены, определяющие либо регионы, либо организации; следующие уровни иерархии могут быть закреплены за небольшими организациями, либо за подразделениями больших организациях.

DNS -серверы, реализующие перевод IP -адресов в доменные и обратно, устанавливаются обычно на машинах, которые являются шлюзами для локальных сетей. Вообще говоря, сервер имен может быть установлен на любой компьютер локальной сети. При выборе машины для установки сервера имен следует принимать в расчет то обстоятельство, что многие реализации серверов держат базы данных имен в оперативной памяти. При этом часто подгружается информация и с других серверов. Все это может вызвать задержки при разрешении запроса на адрес по имени машины, если для сервера имен будет использоваться маломощный компьютер.

Что такое IP-адрес и как он устроен

Чаще всего это четыре числа, которые разделены между собой точками (такой формат поддерживается в протоколе IPv4). Например, вот один из самых популярных IP-адресов — вы могли вводить его, чтобы зайти на свой роутер:

Изображение: Skillbox Media

Каждое из чисел в адресе — это восьмизначное двоичное число, или октет. Оно может принимать значения от 0000 0000 до 1111 1111. Или же от 0 до 255 в десятичной системе счисления — то есть 256 разных значений.

Получается, диапазон IP-адресов стартует с 0.0.0.0 и заканчивается 255.255.255.255. Если посчитать количество всех адресов в этом диапазоне, получится 4 294 967 296.

Формат адресов IPv4 — не единственный, хоть и один из самых популярных в интернете. Есть ещё стандарт IPv6 — его адреса состоят уже из 128 битов (в IPv4 — 32 бита). Таким образом, IPv6 позволяет пронумеровать 2128 устройств (по 300 миллионов на каждого жителя Земли).

Ниже мы будем говорить только об IPv4, однако эти принципы хорошо ложатся и на IPv6.

Из чего состоит IP-адрес

На самом деле IP-адрес — это чуть больше, чем просто набор чисел. Он всегда состоит из двух частей: номера хоста (устройства) и номера сети.

Например, IPv4-адрес 192.168.1.34 состоит из таких смысловых частей:

Скриншот: Skillbox Media

В нём первые три числа означают номер сети, а четвёртое — номер хоста (то есть вашего устройства). Все устройства, идентификаторы которых начинаются с 192.168.1, находятся в одной сети.

Инфографика: Skillbox Media

Устройство, идентификатор которого начинается, например, с 192.168.2, будет принадлежать к другой сети и не сможет связываться с устройствами из сети 192.168.1. Чтобы это сделать, понадобится роутер, который соединит две сети между собой.

Он будет мостом, по которому данные переходят из одной сети в другую. Если же говорить техническим языком, то роутер — это сеть более высокого уровня, которая объединяет несколько подсетей. Со стороны это будет выглядеть так, будто у роутера есть устройства, которым он передаёт данные и которые могут связываться между собой.

Инфографика: Skillbox Media

Какими бывают IP-адреса

Номер сети может храниться не только в первых трёх октетах, но и в первых двух или даже в одном. Остальные числа — это номера устройств в сети.

Чтобы компьютер понимал, какие октеты обозначают сеть, а какие — компьютеры и роутеры, используют несложный механизм. Первые несколько битов в двоичном представлении IP-адреса фиксируются, считываются компьютером и автоматически распознаются — это похоже на конструкцию switch в языках программирования:

Если первый бит — это 0, значит, компьютер имеет дело с большой сетью, на которую указывает только одно, самое первое число.

При этом первый бит у нас уже зарезервирован под такой «свитч», поэтому всего таких сетей может быть 128 (от нуля до 127), а устройств в них — более 16 миллионов.

Изображение: Skillbox Media

Если первые два бита — это 10 (то есть 2 в десятичной системе счисления), значит, IP-адрес принадлежит к средней сети и использует два числа как указатель на неё.

У такого адреса уже зарезервировано два первых бита, а значит, для номера сети остаётся только 14 битов — это более 16 тысяч сетей и более 65 тысяч устройств.

Изображение: Skillbox Media

Если первые три бита — это 110, значит, компьютеру попался IP-адрес из маленькой сети, в качестве указателей на которую используются только три первых числа.

Всего таких сетей существует более двух миллионов, а подключаемых устройств в каждой — 256. Диапазон значений — от 192.0.0.0 и до 223.255.255.0 (223 — потому что у нас зарезервировано три бита).

Изображение: Skillbox Media

Все эти виды IP-адресов имеют свои названия: класс A, B и C. Класс А — это большие сети, B и C — средние и маленькие. Кроме них существуют ещё сети класса D и E. В них входят зарезервированные адреса — например, 127.0.0.0 или 192.168.X.X. Первый указывает сам на себя — когда он отправляет данные по этому адресу, они тут же приходят обратно (его ещё называют localhost). А второй — это стандартный идентификатор интернет-модемов и Wi-Fi-роутеров.

Бывает, что хостов в сети больше, чем доступных IP-адресов, — в современном интернете дела обстоят именно так. В этом случае интернет-провайдеры выдают устройствам адреса формата IPv6. При этом адрес IPv4 можно легко переделать в формат IPv6, а вот в обратную сторону это уже не работает.