Адресация компьютеров в компьютерных сетях

СОДЕРЖАНИЕ:

Введение……………………………………………………………...3

1.Теоретическая  часть

1.1 IP-адрес компьютера………………………………….4

1.2 Классы IP-адресов…………………………………….5

1.3 Адресация узлов………………………………………8

2.Практическая  часть……………………………………….12

Заключение……………………………………………………17

Список  использованной литературы…………………….18

Введение.

Вхождение России в мировое информационное пространство влечет за собой широчайшее использование новейших информационных технологий, и в первую очередь, компьютерных сетей. При этом резко возрастают и качественно видоизменяются возможности пользователя как в деле оказания услуг своим клиентам, так и при решении собственных организационно-экономических задач.

Уместно отметить, что современные  компьютерные сети являются системой, возможности, и характеристики которой в целом существенно превышают соответствующие показатели простой суммы составляющих элементов сети персональных компьютеров при отсутствии взаимодействия между ними.

Достоинства компьютерных сетей обусловили их широкое распространение в  информационных системах кредитно-финансовой сферы, органов государственного управления и местного самоуправления, предприятий  и организаций. Поэтому целью  данной курсовой работы является знакомство с основами построения и функционирования компьютерных сетей, для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:

· Знакомство с компьютерными сетями, выделение их особенностей и отличий;

· Изучить устройства, функционирующие в КС;

·Более углубленно изучит службу Интернет ;

· Краткая характеристика основных протоколов сети, которые обеспечивают согласованное взаимодействие пользователей  в сети.

1.Теоретическая  часть

1.1 IP-адрес компьютера.

IP-адрес - представляет собой 32-разрядное двоичное число (например, 11000000 01111011 00001010). Для удобства оно разбивается на четыре восьмиразрядных поля, называемых октетами.TCP/IP представляет эти двоичные октеты их десятичными эквивалентами (в данном примере это 192.123.004.010), что облегчает использование IP-адресов для человека.

Каждый компьютер в  сети TCP/IP имеет адреса трех уровней: 
1) Локальный адрес узла, определяемый технологией, с помощью которой построена отдельная сеть, в которую входит данный узел. Для узлов, входящих в локальные сети - это МАС-адрес сетевого адаптера или порта маршрутизатора, например, 11-А0-17-3D-BC-01. Эти адреса назначаются производителями оборудования и являются уникальными адресами, так как управляются централизовано. Для всех существующих технологий локальных сетей МАС-адрес имеет формат 6 байтов: 3 байта - идентификатор фирмы производителя, а младшие 3 байта назначаются уникальным образом самим производителем. Для узлов, входящих в глобальные сети, такие как Х.25 или frame relay, локальный адрес назначается администратором глобальной сети. 
2) IP-адрес, состоящий из 4 байт, например, 109.26.17.100. Этот адрес используется на сетевом уровне. Он назначается администратором во время конфигурирования компьютеров и маршрутизаторов. IP-адрес состоит из двух частей: номера сети и номера узла. Номер сети может быть выбран администратором произвольно, либо назначен по рекомендации специального подразделения Internet (Network Information Center, NIC), если сеть должна работать как составная часть Internet. Обычно провайдеры услуг Internet получают диапазоны адресов у подразделений NIC, а затем распределяют их между своими абонентами. Номер узла в протоколе IP назначается независимо от локального адреса узла. Деление IP-адреса на поле номера сети и номера узла - гибкое, и граница между этими полями может устанавливаться весьма произвольно. Узел может входить в несколько IP-сетей. В этом случае узел должен иметь несколько IP-адресов, по числу сетевых связей. Таким образом IP-адрес характеризует не отдельный компьютер или маршрутизатор, а одно сетевое соединение. 
3) Символьный идентификатор-имя, например, SERV1.IBM.COM. Этот адрес назначается администратором и состоит из нескольких частей, например, имени машины, имени организации, имени домена. Такой адрес, называемый также DNS-именем, используется на прикладном уровне, например, в протоколах FTP или telnet. 

1.2 Классы IP-адресов

 
Четыре октета в разных сетях  обозначают разные вещи. В некоторых  организациях создается одна большая  сеть, но с миллионами узлов. Здесь  первый октет адреса используется для  обозначения сети, а остальные  три октета - для обозначения отдельных рабочих станций. Такой адрес называют адресом класса А. Самые частые потребители адресов класса А - поставщики сетевых услуг (провайдеры), которые обслуживают очень большие сети с тысячами конечных пунктов.

В некоторых организациях могут быть тысячи узлов, включенных в состав нескольких сетей. В таких случаях используются адреса класса В, в которых первые два октета (16 битов) используются для обозначения сети, а последние два - для обозначения отдельных узлов. Наиболее известные потребители адресов класса В - университеты и крупные учреждения.

Наконец, наиболее часто  используется адрес класса С, в котором  первые три октета (или 24 бита) служат для обозначения сегмента, а последний  октет - для обозначения рабочих  станций. Такие адреса лучше всего подходят для случая, когда имеется множество отдельных сетей, в состав каждой из которых входит всего несколько десятков узлов. Адреса такого типа чаще всего встречаются в локальных сетевых средах, где в одном сетевом сегменте в среднем бывает около 40 узлов.

При соединении сети класса А с сетью класса В маршрутизатору необходимо сообщить, как он должен отличать одну сеть от другой. В противном  случае он подумает, что трафик, исходящий  из сети класса С и предназначенный  для узла класса, можно идентифицировать по последнему октету. На самом же деле узел класса А обозначается последними тремя октетами - а это большая разница. Не зная этого, маршрутизатор попытается найти трехоктетную сеть, к которой подключен однооктетный хост. На самом же деле ему нужно послать данные в однооктетную сеть, в которой находится трехоктетный хост.

Стек протоколов TCP/IP использует первые три бита первого октета для идентификации класса сети, позволяя устройствам автоматически распознавать соответствующие типы адресов. У адресов класса А первый бит установлен в 0, а остальные семь битов служат для идентификации сетевой часть адреса (как вы полмните, в адресах класса А первый октет служит для обозначения сети, а остальные три - для обозначения узлов). Поскольку можно использовать только семь битов, максимально возможное количество сетей - 128. Номера сетей 000 и 127 зарезервированы для использования программным обеспечением, поэтому это число уменьшается до 126 (001 - 126). Для обозначения узлов можно использовать 24 бита, поэтому для каждой из этих сетей максимальное число узлов составляет 16 777 216.

У адресов класса В  первый бит всегда устанавливается  в 1, а второй в 0. Поскольку для  обозначения сетей здесь используются два октета, то для каждого сетевого сегмента остается, таким образом, 14 битов. Следовательно, максимально возможное число адресов этого класса - 16 384, в диапазоне от 128.001 до 191.254 (номера 000 и 255 зарезервированы).

В адресах класса С  первые два бита всегда равны 1, а  третий установлен в 0. В этих адресах для обозначения сетей используются первые три октета, следовательно, остается 21 бит. Диапазон возможных номеров сетей - от 192.001.001 до 223.254.254, или 2 097 152 сегмента. При этом, однако, для обозначения узлов остается только один октет, поэтому в каждом сегменте может быть всего 254 устройства.

В таблице 1 приведены  характеристики адресов сетей различных  классов. Адреса класса D предназначены для широковещательной рассылки пакетов сразу группе машин. Адреса класса Е пока не используются. Предполагается, что со временем они будут задействованы с целью расширения стандарта.

Таблица 1. Характеристика классов IP-адресов

Среди IP-адресов несколько зарезервировано под специальные случаи использования (табл. 2). Так, значение первого октета 127 зарезервировано для служебных целей, в основном, для тестирования сетевого оборудования, поскольку IP-пакеты, направленные на такой адрес, не передаются в сеть, а ретранслируются обратно управляющей надстройке сетевого программного обеспечения как только что принятые.

Таблица 2. Значение выделенных IP-адресов

Централизованным распределением IP-адресов занимаются государственные организации. В США - Стенфордский международный научно-исследовательский институт (Stanford Research Institute), расположенный в г. Мэнло-Парк, штат Калифорния. Услуга по присвоению новой локальной сети IP-адресов бесплатная, и занимает она приблизительно неделю.

В небольших локальных сетях, использующих стек TCP/IP, можно назначать IP-адреса компьютерам произвольно - в том случае, если данные компьютеры не имеют непосредственного (прямого) выхода в Internet

1.3 Адресация узлов.

Еще одной новой проблемой, которую нужно учитывать при объединении трех и более компьютеров, является проблема их адресации, точнее адресации их сетевых интерфейсов. Один компьютер может иметь несколько сетевых интерфейсов. Например, для создания полносвязной структуры из N компьютеров необходимо, чтобы у каждого из них имелся N - 1 интерфейс.

По количеству адресуемых интерфейсов адреса можно классифицировать следующим образом:

? уникальный адрес  (unicast) используется для идентификации  отдельных интерфейсов;

? групповой адрес (multicast) идентифицирует сразу несколько интерфейсов, поэтому данные, помеченные групповым адресом, доставляются каждому из узлов, входящих в группу;

? данные, направленные  по широковещательному адресу (broadcast), должны быть доставлены всем  узлам сети;

? адрес произвольной рассылки (anycast), определенный в новой версии протокола IPv6, так же, как и групповой адрес, задает группу адресов, однако данные, посланные по этому адресу, должны быть доставлены не всем адресам данной группы, а любому из них.

Адреса могут быть числовыми (например, 129.26.255.255 или 81.la.ff.ff) и символьными (site.domen.ru, willi-winki).

Символьные адреса (имена) предназначены для запоминания  людьми и поэтому обычно несут  смысловую нагрузку. Для работы в  больших сетях символьное имя  может иметь иерархическую структуру, например ftp-arch1 .ucl.ac.uk. Этот адрес говорит о том, что данный компьютер поддерживает Йр-архив в сети одного из колледжей Лондонского университета (University College London — ucl) и эта сеть относится к академической ветви (ас) Интернета Великобритании (United Kingdom — uk). При работе в пределах сети Лондонского университета такое длинное символьное имя явно избыточно и вместо него можно пользоваться кратким символьным именем ftp-arch 1. Хотя символьные имена удобны для людей, из-за переменного формата и потенциально большой длины их передача по сети не очень экономична.

Множество всех адресов, которые являются допустимыми в  рамках некоторой схемы адресации, называется адресным пространством.

Адресное пространство может иметь плоскую (линейную) организацию или иерархическую организацию.

При плоской организации  множество адресов никак не структурировано. Примером плоского числового адреса является МАС-адрес, предназначенный  для однозначной идентификации  сетевых интерфейсов в локальных сетях. Такой адрес обычно используется только аппаратурой, поэтому его стараются сделать по возможности компактным и записывают в виде двоичного или шестнадцатеричного числа, например 0081005е24а8. При задании

МАС-адресов не требуется  выполнение ручной работы, так как они обычно встраиваются в аппаратуру компанией-изготовителем, поэтому их называют также аппаратными адресами (hardware address). Использование плоских адресов является жестким решением — при замене аппаратуры, например сетевого адаптера, изменяется и адрес сетевого интерфейса компьютера.

При иерархической организации  адресное пространство структурируется  в виде вложенных друг в друга  подгрупп, которые, последовательно  сужая адресуемую область, в конце  концов, определяют отдельный сетевой интерфейс.

В трехуровневой структуре  адресного пространства адрес конечного  узла задается тремя составляющими: идентификатором группы (К ), в которую  входит данный узел, идентификатором  подгруппы (Z.) и, наконец, идентификатором  узла (и), однозначно определяющим его в подгруппе. Иерархическая адресация во многих случаях оказывается более рациональной, чем плоская. В больших сетях, состоящих из многих тысяч узлов, использование плоских адресов приводит к большим издержкам — конечным узлам и коммуникационному оборудованию приходится оперировать таблицами адресов, состоящими из тысяч записей. В противоположность этому иерархическая система адресации позволяет при перемещении данных до определенного момента пользоваться только старшей составляющей адреса (например, идентификатором группы К), затем для дальнейшей локализации адресата задействовать следующую по старшинству часть (L) и в конечном счете — младшую часть (и).

Типичными представителями  иерархических числовых адресов  являются сетевые IP-и IPX-адреса. В них поддерживается двухуровневая иерархия, адрес делится на старшую часть — номер сети и младшую — номер узла. Такое деление позволяет передавать сообщения между сетями только на основании номера сети, а номер узла требуется уже после доставки сообщения в нужную сеть; точно так же, как название улицы используется почтальоном только после того, как письмо доставлено в нужный город.

На практике обычно применяют  сразу несколько схем адресации, так что сетевой интерфейс  компьютера может одновременно иметь  несколько адресов-имен. Каждый адрес задействуется в той ситуации, когда соответствующий вид адресации наиболее удобен. А для преобразования адресов из одного вида в другой используются специальные вспомогательные протоколы, которые называют протоколами разрешения адресов. Пользователи адресуют компьютеры иерархическими символьными именами, которые автоматически заменяются в сообщениях, передаваемых по сети, иерархическими числовыми адресами. С помощью этих числовых адресов сообщения доставляются из одной сети в другую, а после доставки сообщения в сеть назначения вместо иерархического числового адреса используется плоский аппаратный адрес компьютера. Проблема установления соответствия между адресами различных типов может решаться как централизованными, так и распределенными средствами.

При централизованном подходе  в сети выделяется один или несколько  компьютеров (серверов имен), в которых  хранится таблица соответствия имен различных типов, например символьных имен и числовых адресов. Все остальные  компьютеры обращаются к серверу имен с запросами, чтобы по символьному имени найти числовой номер необходимого компьютера.

При распределенном подходе  каждый компьютер сам хранит все  назначенные ему адреса разного  типа. Тогда компьютер, которому необходимо определить по известному иерархическому числовому адресу некоторого компьютера его плоский аппаратный адрес, посылает в сеть широковещательный запрос. Все компьютеры сети сравнивают содержащийся в запросе адрес с собственным. Тот компьютер, у которого обнаружилось совпадение, посылает ответ, содержащий искомый аппаратный адрес. Такая схема использована в протоколе разрешения адресов (Address Resolution Protocol, ARP) стека TCP/IP. Достоинство распределенного подхода состоит в том, что он позволяет отказаться от выделения специального компьютера в качестве сервера имен, который, к тому же, часто требует ручного задания таблицы соответствия адресов. Недостатком его является необходимость широковещательных сообщений, перегружающих сеть. Именно поэтому распределенный подход используется в небольших сетях, а централизованный — в больших.

До сих пор мы говорили об адресах сетевых интерфейсов, компьютеров и коммуникационных устройств, однако конечной целью данных, пересылаемых по сети, являются не сетевые  интерфейсы или компьютеры, а выполняемые на этих устройствах программы — процессы. Поэтому в адресе назначения наряду с информацией, идентифицирующей интерфейс устройства, должен указываться адрес процесса, которому предназначены посылаемые по сети данные. Очевидно, что достаточно обеспечить уникальность адреса процесса в пределах компьютера. Примером адресов процессов являются номера портов TCP и UDP, используемые в стеке TCP/IP.

2.Практическая  часть

Заключение:

Методический  анализ позволяет осуществить отбор, анализ и переработку учебного материала, а также выбрать средства и  методы обучения в соответствии с  учетом специфики формируемых понятий  и психологических закономерностей познавательной деятельности учащихся.

Таким образом, методический анализ играет важную роль при подготовке современного урока  и его последующей эффективной  реализации.

Литература

1. Куроуз Дж., Росс К. «Компьютерные сети»  - СПб.: «Питер», 2004. 765 с.

2. Лапчик М.П.  и др. Методика профессионального  обучения: Учеб. пособие для студ. пед. Вузов. М.: Издательский центр  «Академия», 2001.

3. Олифер В.Г., Олифер Н.А. «Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы» - СПб., 2001. -672 с.

4. Спортак М.  «Компьютеры сети и сетевые  технологии» Platinum edition: Пер. с англ. / Френк Паппас и др. –СПб. : ООО «ДиаСофтЮП», 2005. – 720 с.

5. Шалунова М.Г., Эрганова Н.Е. «Практикум по  методике профессионального обучения»  - Екатеринбург: «Изд-во Рос. гос. проф.-пед. ун-та», 2005. 67 с.

6. Эрганова Н.Е.  «Методика профессионального обучения»  - Екатеринбург: «Изд-во Рос. гос.  проф.-пед. ун-та», 2003. -150 с.

7. УЧЕБНЫЙ ПЛАН (ГОС 2000 г.) Специальность – Профессиональное  обучение (информатика, вычислительная техника и компьютерные технологии) Специализация – Компьютерные технологии //fi.rsvpu.ru/ucheba/plan_kt.php