Система адресации в Интернет

на тему: «Система адресации в Интернет»

Содержание 
 

Введение..................................................................................................................3

1. Система адресации  в Интернет.........................................................................5

2. Статические, динамические и виртуальные IP-адреса...............................12

3. Недостатки  адресации Интернета........ ........................................................13

Заключение............................................................................................................16

Список использованных источников и литературы.......................................18 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

     Интернет  в целом и, в частности, Всемирная  Паутина (World Wide Web) имеют стройную систему адресации, обеспечивающую точную идентификацию каждого входящего в Сеть узла путем присвоения ему оригинального адреса, имеющей числовой вид. Подобный код, называется IP-адресом, выглядит как 195.218.218.38 или 193.124.148.65, что позволяет обозначить все параметры, начиная от страны и заканчивая персональным компьютером каждого пользователя.      Однако большую известность имеет DNS (Domain Name System - система доменных имен). Ее задача - обеспечить уникальность каждого адреса в Сети, без необходимости запоминания чисел. Именно сервер DNS производит преобразование символьных/буквенных адресов в числовые. Система образования доменных имен также логична и проста. Адрес любого web-сервера начинается с аббревиатуры http, обозначающей вид протокола передаваемых данных, в данном случае это HyperText Transmission Protocol (Протокол передачи гипертекста). Далее следуют двоеточие, две косые черты и латинские буквы www, после которых ставится точка. Затем идет конкретный адрес, содержащий название учреждения, персоны или аббревиатуру и, через точку, - указание на организационную или географическую принадлежность объекта.   В течении 90-х годов такая система имен оставалась неизменной. Но к началу 20 века гигантские темпы развития Интернета привели к тому, что адресное пространство в рамках описанной системы было практически исчерпано. Особо "тесно" стало в доменах .com, .net и .org, в которых была разрешена регистрация не только американских, но любых других фирменных или персональных сайтов представителей любой страны мира.  Система доменных имен, однако, являет лишь основу системы адресации. Каждый размещенный в Интернет документ имеет собственный адрес, обозначаемый как URL (Uniform Resource Locator) - единый указатель ресурса. URL, помимо указания доменного имени, включает также и указание пути к конкретной странице. Сайты, в большинстве своем, имеют весьма разветвленную иерархическую структуру, каркас которой составляют многочисленные директории, разделяемые косыми чертами - "/".         Следует помнить, что при вводе адреса вручную ошибка даже в одном символе критична. По этой причине не рекомендуется переносить (записывать) сложные адреса на бумаге и затем вводить их вручную с клавиатуры - вероятность ошибки в этом случае очень велика. При необходимости сохранить сложный адрес имеет смысл произвести его копирование непосредственно из адресной строки в текстовой файл, а при необходимости обращения к документу - произвести обратный процесс: копирование из текстового файла в адресную строку программы, обеспечивающей работу с Интернет. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Система адресации  в Интернет 

     IP-адрес  (ай-пи адрес, сокращение от англ. Internet Protocol Address) — сетевой адрес узла в компьютерной сети, построенной по протоколу IP. При связи через сеть Интернет требуется глобальная уникальность адреса, в случае работы в локальной сети требуется уникальность адреса в пределах сети.

Форматы адреса

IPv4 Основная статья: IPv4

В 4-й  версии IP-адрес представляет собой 32-битовое двоичное число. Удобной  формой записи IP-адреса (IPv4) является запись в виде четырёх десятичных чисел значением от 0 до 255, разделённых точками, например, 196.168.0.1.

IPv6 Основная статья: IPv6

В 6-й  версии IP-адрес (IPv6) имеет 128-битовое представление. Адреса разделяются двоеточиями (напр. fe80:0:0:0:200:f8ff:fe21:67cf). Большое количество нулевых групп может быть пропущено с помощью двойного двоеточия (fe80::200:f8ff:fe21:67cf). Такой пропуск может быть единственным в адресе.

Структура адреса

     В обычных (одноадресных) адресах выделяется номер сети и номер узла в сети. IP-адрес состоит из двух частей: номера сети и номера узла. В случае изолированной сети её адрес может быть выбран администратором из специально зарезервированных для таких сетей блоков адресов (192.168.0.0/16, 172.16.0.0/12 или 10.0.0.0/8). Если же сеть должна работать как составная часть Интернета, то адрес сети выдаётся провайдером либо региональным интернет-регистратором (RIR, Regional Internet Registry). 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 связей. Таким образом, IP-адрес характеризует не отдельный компьютер или маршрутизатор, а одно сетевое соединение.

Классы  адресов

Выделяют 5 классов IP- адресов, которые отличаются количеством бит, отводимых под  номер сети и под номер узла в сети. 

Адреса  класса А используются в больших  сетях с огромным количеством  узлов. Структура адреса в этом случае выглядит так: 

0                   8                         16                                   24                                31

Адреса  класса В используются в средних  сетях, содержащих не более 216  и имеют следующую структуру: 

0                         8                          16                              24                               31

Адрес класса С используется в сетях с небольшим количеством узлов.

0                         8                            16                        24                               31

Адрес класса D  используют для обращения к группам машин.

0                        8                               16                            24                         31

Адреса  класса E зарезервированы на будущее.

0                       8                                 16                             24                          31

Подсети, маски.

     Традиционная  схема деления IP-адреса на номер  сети и номер узла основана на понятии  класса, который определяется значениями нескольких первых бит адреса. Именно потому, что первый байт адреса 185.23.44.206 попадает в диапазон 128-191, мы можем сказать, что этот адрес относится к классу В, а значит, номером сети являются первые два байта, дополненные двумя нулевыми байтами - 185.23.0.0, а номером узла - 0.0.44.206. А что если использовать какой-либо другой признак, с помощью которого можно было, бы более проще устанавливать границу между номером сети и номером узла? В качестве такого признака сейчас получили широкое распространение маски. Маска - это число, которое используется в паре с IP-адресом; двоичная запись маски содержит единицы в тех разрядах, которые должны в IP-адресе интерпретироваться как номер сети. Поскольку номер сети является цельной частью адреса, единицы в маске также должны представлять непрерывную последовательность.

Для стандартных  классов сетей маски имеют  следующие значения:

• класс А - 11111111. 00000000. 00000000. 00000000 (255.0.0.0);
• класс В - 11111111. 11111111. 00000000. 00000000 (255.255.0.0);
• класс С-11111111.11111111.11111111.00000000 (255.255.255.0).

     Автономные  системы.  

     Автономная  система (AS) в Интернете — это система IP-сетей и маршрутизаторов, управляемых одним или несколькими операторами, имеющими единую политику маршрутизации с Интернетом. Поначалу определение требовало единого оператора, обычно Интернет-провайдера или очень большую организацию с независимыми соединениями с несколькими сетями, который бы придерживался единой и ясно определенной политики маршрутизации. Новое определение из RFC 1930 вошло в употребление, так как несколько организаций могло подключиться к Интернет-провайдеру через BGP, используя приватные номера AS, а провайдер, в свою очередь, подключал все эти организации к Интернету. Однако, существуют несколько автономных систем, поддерживаемых данным Интернет-провайдером, в Интернете видно только политику маршрутизации данного провайдера. Именно этот Интернет-провайдер и должен иметь зарегистрированный публичный номер AS.

     Уникальный  номер AS (или ASN) присваивается каждой AS для использования в BGP маршрутизации. Номера AS в BGP очень важны, так как именно ASN однозначно идентифицирует каждую сеть в Интернете.

Присвоение

     Номера AS выделяются IANA (Internet Assigned Numbers Authority), которая также выделяет IP-адреса, региональным интернет-регистраторам (Regional Internet Registry) блоками. Локальные RIR затем присваивают организации номер AS из блока, полученного от IANA. Организации, желающие получить ASN, должны пройти процесс регистрации в своем локальном RIR и получить одобрение. Текущий список присвоенных ASN можно увидеть на веб-сайте IANA.

     В настоящее время используются 16-битные номера AS, что позволяет сделать  максимум 65536 присвоений. Номера AS разделены  на два диапазона. Номера из первого диапазона — публичные номера AS, могут быть использованы в Интернет и включают номера от 1 до 64511. Второй диапазон, от 64512 до 65534, известный как приватные номера AS, может использоваться только локально внутри организации. IETF уже разработан план перехода на 32-битные номера AS, что позволит адресовать максимум 232 автономных систем.

     Внутренняя  структура IP- адреса представляет собой 32-битное двоичное число. Старшие биты адреса соответствуют номеру IP - сети, младшие - номеру узла. Некоторые IP-адреса зарезервированы и являются общеизвестными:

• Посылка пакетов в рамках своей сети осуществляется при 0-м номере сети и номерах узла, отличном от нуля.
• Конкретная IP-сеть определяется по номеру сети при нулевом номере узла.
• Если все единицы в номере узла – то пакет широковещательно рассылается всем узлам этой сети.
• IP-адрес, старший байт которого равен 127, считается служебным и предназначен для тестирования и диагностики. При его использовании взаимодействие имитируется в рамках одного узла.

     Рассмотрим  механизм назначения  номеров сетей в Интернет. Существует два способа назначения номеров сетей:

-     без выделения подсетей;

-     с выделением подсетей.

Если  номер сети назначается какому-то физическому сегменту сети без выделения  подсетей, то все узлы Интернет вне  этого сегмента должны поддерживать информацию о маршрутах доступа  к ней IP-сети (физическому сегменту).

Если  в какой-то большой организации много физических сегментов и каждому из них выделен номер класса С, то все узлы вне сетей данной организации будут хранить маршрутную информацию к сетям организации. Это не очень экономично и затрудняет внесение изменений в конфигурацию сегментов сети организации.

     Такая проблема  может быть решена назначением номера сети организации с выделением подсетей. И так, если назначить всей сети организации один IP- адрес класса В, то все узлы вне этой организации будут хранить маршрутную информацию только об одной этой сети. Для удобства администрирования внутри большой сети организации вводится понятие подсети - логически или физически обособленной части сети организации. Подсеть внутри сети идентифицируется  номером внутри IP-адреса. Для указания номера подсети используются биты номера узла. Для указания того, какие биты номера узла используются для номера подсети применяется маска подсети. Информация о маске вносится в файл конфигурации сети. Используя подсети, администратор сети может гибко управлять конфигурацией сети организации. При этом с внешней по отношению к данной точке зрения сеть остается неизменной  и не надо менять маршрутную информацию во всех внешних узлах Интернет. Если некоторая IP-сеть создана для работы в «автономном режиме» (Intranet), тогда администратор этой сети волен назначить ей произвольно выбранный номер. Однако и в данной ситуации для того, чтобы избежать каких-либо коллизий, в стандартах Internet определено несколько диапазонов адресов, рекомендуемых для локального применения. Данные адреса не обрабатываются маршрутизаторами Internet ни при каких условиях.

В классе         А это сеть 10.0.0.0

В  от               172.16.0.0 до 172.31.0.0

С  от               192.168.0.0 до 192.168.255.0

Типы

     Автономные  системы можно сгруппировать  в 3 категории, в зависимости от их соединений и режима работы.

     Многоинтерфейсная (multihomed) AS — это AS, которая имеет соединения с более чем одним Интернет-провайдером. Это позволяет данной AS оставаться подключенной к Интернету в случае выхода из строя соединения с одним из Интернет-провайдеров. Кроме того, этот тип AS не разрешает транзитный трафик от одного Интернет-провайдера к другому.

     Ограниченная (stub) AS — это AS, имеющая единственное подключение к одной внешней автономной системе. Это расценивается как бесполезное использование номера AS, так как сеть размещается полностью под одним Интернет-провайдером и, следовательно, не нуждается в уникальной идентификации.

     Транзитная (transit) AS — это AS, которая пропускает через себя транзитный трафик сетей, подключенных к ней. Таким образом, сеть A может использовать транзитную AS для связи с сетью B.

Типы  адресации

     Есть  два способа определения того сколько бит отводится на маску  подсети, а сколько на IP-адрес. Изначально использовалась классовая адресация (INET), но со второй половины 90-х годов XX века она была вытеснена бесклассовой адресацией (CIDR), при которой количество адресов в сети определяется маской подсети.

Сравнение типов адресации

     Иногда  встречается запись IP-адресов вида 10.96.0.0/11. Данный вид записи заменяет собой указание диапазона IP-адресов. Число после косой черты означает количество единичных разрядов в маске подсети. Для приведённого примера маска подсети будет иметь двоичный вид 11111111 11100000 00000000 00000000 или то же самое в десятичном виде: 255.224.0.0. 11 разрядов IP-адреса отводятся под номер сети, а остальные 32 − 11 = 21 разрядов полного адреса — под локальный адрес в этой сети. Итого, 10.96.0.0/11 означает диапазон адресов от 10.96.0.1 до 10.127.255.254

     Запись IP-адресов с указанием через  слэш маски подсети переменной длины также называют CIDR-адресом в противоположность обычной записи без указания маски, в операционных системах типа UNIX также именуемой INET-адресом.

Особые IP-адреса

     В протоколе IP существует несколько соглашений об особой интерпретации IP-адресов:

• если весь IP-адрес состоит только из двоичных нулей, то он обозначает адрес того узла, который сгенерировал этот пакет; этот режим используется только в некоторых сообщениях ICMP;
• если все двоичные разряды IP-адреса равны 1, то пакет с таким адресом назначения должен рассылаться всем узлам, находящимся в той же сети, что и источник этого пакета. Такая рассылка называется ограниченным широковещательным сообщением (limited broadcast);
• если в поле номера узла назначения стоят только единицы, то пакет, имеющий такой адрес, рассылается всем узлам сети с заданным номером сети. Например, в сети 192.190.21.0 с маской 255.255.255.0 пакет с адресом 192.190.21.255 доставляется всем узлам этой сети. Такая рассылка называется широковещательным сообщением (broadcast).

2. Статические, динамические и виртуальные IP-адреса 

     IP-адрес  называют статическим (постоянным, неизменяемым), если он прописывается  в настройках устройства пользователем,  либо если назначается автоматически  при подключении устройства к  сети, но используется в течение  неограниченного промежутка времени и не может быть присвоен другому устройству.

     IP-адрес  называют динамическим (непостоянным, изменяемым), если он назначается  автоматически при подключении  устройства к сети и используется  в течение ограниченного промежутка  времени, как правило, до завершения сеанса подключения.

     Динамические IP-адреса также бывают виртуальными, обслуживание виртуального IP-адреса производится по технологии NAT: пользователям предоставляется возможность беспрепятственно получать информацию из сети Интернет, при этом теряется всякая возможность иного доступа к компьютеру из сети, так например, компьютер с таким ip не может использоваться в качестве веб-сервера. Не виртуальные ip называют реальными, прямыми, внешними, общественными или публичными, «белыми», все статические ip являются таковыми.

     Для получения IP-адреса клиент может использовать один из следующих протоколов:

DHCP (RFC 2131) — наиболее распространённый протокол настройки сетевых параметров.

BOOTP (RFC 951) — простой протокол настройки сетевого адреса, обычно используется для бездисковых станций.

IPCP (RFC 1332) в рамках протокола PPP (RFC 1661).

Zeroconf (RFC 3927) — протокол настройки сетевого адреса, определения имени, поиск служб.

RARP (RFC 903) Устаревший протокол, использующий обратную логику (из аппаратного адреса — в логический) популярного и поныне в широковещательных сетях протокола ARP. Не поддерживает распространения информации о длине маски (не поддерживает VLSM). 

3. Недостатки адресации Интернета 

     Кодирование информации о сети в межсетевом адресе имеет ряд недостатков. Самым  очевидным недостатком считается то, что адреса описывают соединения, а не ГВМ.

     Если  ГВМ перемещается из одной сети в  иную, его IP-адрес должен изменяться. Чтобы понять это суждение, рассмотрим путешественников, которые хотели бы отсоединить свои персональные компьютеры, брать их с собой в дорогу, а затем присоединить их к интернету после прибытия в место назначения. Таким персональным компьютерам нельзя назначить постоянный IP-адрес, так как IP-адрес идентифицирует сеть, к которой присоединена эта машина. Иным слабым местом межсетевой схемы адресации является то, что когда число ГВМ в сетях класса С начинает превышать 255, нужно изменить ее адрес на адрес класса В. Однако это может показаться незначительной проблемой, изменение сетевого адреса может потребовать большого количества времени и быть трудным. Так как большая часть программного обеспечения не предназначена для работы с несколькими адресами в одной и той же физической сети, администраторы не могут спланировать плавный переход, в течение которого они могли бы медленно изменять адреса. Вместо этого, они должны сразу запретить использование одного сетевого адреса, изменить адреса всех машин, а потом восстановить взаимодействие, используя новые сетевые адреса.

     Самый основной недостаток в межсетевой схеме адресации не будет полностью раскрыт, до тех пор, пока мы не рассмотрим маршрутизацию. Тем не менее, хотя бы краткого его опишем. Мы говорили, что маршрутизация основывается на межсетевых адресах, причем для принятия решения о маршруте используется идентификатор сети. Рассмотрим ГВМ, имеющий два соединения с интернетом. Мы знаем, что такой ГВМ имеет более чем один IP-адрес. Тогда верно следующее утверждение:

     Так как маршрутизация использует сетевую  часть IP-адреса, путь, проходимый пакетами до ГВМ с несколькими IP-адресами, зависит от используемого адреса.

     Следствия данного утверждения удивительны. Люди думают, будто каждый ГВМ - это одна сущность, и хотят применять одно имя. Они нередко удивляются, обнаружив, что у ГВМ есть более чем одно имя, и еще более удивляются, открыв, что разные имена ведут себя по-разному. Другим необычным следствием межсетевой схемы адресации является то, что знания одного IP-адреса для ГВМ получателя может оказаться недостаточно; может получиться так, что нельзя будет добиться, применяя данный адрес.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Заключение

     Для того чтобы в процессе обмена информацией  компьютеры могли найти друг друга, в Интернете существует единая система адресации, основанная на использовании IP-адреса .Так же как и адрес дома в почтовой службе, адрес каждого компьютера в Интернете должен быть определен однозначно.          Для записи адресов используются два равноценных формата IP и DNS - адреса. IP- адреса Интернета (IP-номер) - уникальный код компьютера в сети Интернет (IP-номер) состоит из четырех чисел со значениями от 0 до 255, разделенных точками (ххх.ххх.ххх.ххх.). Такая схема нумерации позволяет иметь в сети более четырех миллиардов компьютеров.  Когда локальная сеть или отдельный компьютер впервые присоединяется к сети Интернет, специальная организация (провайдер) присваивает им IP-номер, гарантируя его уникальность и правильность подключения. Начало адреса определяет сеть, в которой расположен адресуемый компьютер, а крайний правый блок - компьютер в этой сети. Интернет знает, где искать указанную сеть, а сеть знает, где находится этот компьютер.           DNS-адреса Интернета - для удобства компьютерам в Интернете кроме цифровых адресов присваиваются собственные имена. При этом также, как и в случае с IP-адресами, необходима уникальность этого имени.  С этой целью была создана специальная система адресации - доменная система имен (Domain Name System) или сокращенно DNS. DNS-адрес вместо цифр содержит буквы, разделяемые точками на отдельные информационные блоки (домены). Первым в DNS-адресе стоит имя реального компьютера с IP-адресом. Далее последовательно идут адреса доменов, в которые входит компьютер, вплоть до домена страны (для них принята двухбуквенная кодировка). Например, duma.ru: duma - имя домена Государственной думы, ru - страна Россия, аналогично mvd.ru. Организационная принадлежность, указываемая преимущественно для американских серверов, обозначается тремя символами, интуитивно понятными знающим английский язык.        Здесь имеет место ситуация, сходная с присвоением географических названий и организацией почтовых адресов. Когда используется DNS-адрес, компьютер посылает запрос на DNS-сервер, обладающий соответствующей базой данных, DNS-сервер начинает обработку имени с правого конца влево, постепенно сужая поиск, определяя IP-адрес.  Таким образом, по DNS-имени можно определить эквивалентный IP-адрес. Провайдеры часто предоставляют пользователям доступ в Интернет не с постоянным, а с динамическим IP-адресом, который может меняться при каждом подключении к сети. В процессе сеанса работы в Интернете можно определить свой текущий IP-адрес.