4. Asignarea adreselor IP

Transcription

1 4. Asignarea adreselor IP Scopul acestei lucrări este să familiarizeze studenţii cu noțiunea de adresă IP, clase de adrese IP, mască de reţea, adresă IP de rețea, adresă IP de broadcast, metode de alocare a adreselor logice și mecanismele de realizare a subreţelelor Adrese IP Într-o reţea, care face parte din Internet, adresele nu pot fi alese întâmplător, ele putând fi obţinute de la ISP (Internet Service Providers). Există un organism unic pe plan mondial care se ocupă cu gestionarea adreselor IP (InterNIC). De la această organizație pot fi cumpărate adrese IP, care sunt necesare pentru ca o reţea să facă parte din Internet. Tot de aici obţin adresele IP şi ISP-urile, care apoi revând aceste adrese către utilizatorii finali. Adresele IP sunt gestionate de către administratorul de reţea pentru fiecare dispozitiv care face parte din reţea, permiţându-se astfel o organizare logică strictă a lor. O adresă IP are o lungime de 32 de biţi (versiunea 4). Pentru că o reprezentare sub forma de 32 de biţi ar fi imposibil de reţinut, s-a adoptat o notaţie în care cei 32 de biţi sunt împărţiţi în 4 octeţi (grupuri de 8 biţi) care sunt scrişi separaţi de punct. Această notaţie poartă numele de reprezentare zecimală cu punct (dotted decimal). Adresa IP are două componente principale: identificatorul de reţea (network prefix); identificatorul de gazdă (host number). ID gazdă 4.2. Clase de adrese IP Adresele IP sunt împărţite în cinci clase: Clasa Cod (nr. biţi) Reţea (nr.biţi) Gazdă (nr. biţi) A 0 (1) Network (7) Host (24) B 10 (2) Network (14) Host (16) C 110 (3) Network (21) Host (8) D 1110 (4) Multicast group (28) E (5) Rezervat Principala diferenţă între cele cinci clase de adrese IP îl constituie numărul maxim de noduri care pot fi identificate prin adrese IP în cadrul unei reţele din clasa respectivă. Acest număr este determinat de lungimea câmpului destinat identificatorului de gazdă din cadrul clasei respective de adrese şi valoarea sa, care diferă de la o clasă la alta: pentru clasa A sunt disponibile , maxim adrese diferite de gazde; pentru clasa B sunt disponibile , deci maxim adrese diferite de gazde; pentru clasa C sunt disponibile 2 8-2, deci maxim 254 adrese diferite de gazde; -33-

2 Prima şi ultima adresă IP de host din cadrul aceleiaşi reţele nu sunt utilizabile pentru a adresa dispozitive din reţea, ele fiind rezervate pentru adresa de reţea, respectiv pentru adresa de broadcast. Apartenenţa la una dintre clasele de adrese se poate stabili rapid prin încadrarea primului octet, cel mai semnificativ, din cadrul adresei între unele limite. Cele cinci clase au următoarele limite pentru primul octet din adresă: între 1 şi 126 pentru clasa A; între 128 şi 191 pentru clasa B; între 192 şi 223 pentru clasa C; între 224 şi 239 pentru clasa D; între 240 şi 247 pentru clasa E; Adresele de clasa A care încep cu 127 sunt rezervate pentru depanare și management (de ex este adresa de loopback). Clasa D conţine adrese utilizate în regim multicast. Un grup multicast poate conţine una sau mai multe gazde sau niciuna. Nu există biţi de networkid sau hostid în operaţiile multicast. Comunicarea se face cu un anumit număr de gazde din reţea. Doar acele host-uri care sunt înregistrate pentru adresă multicast sunt utilizate. Clasa E este o clasă de adrese experimentală. Primii 4 biţi de rang superior sunt setaţi pe Masca de rețea Masca de rețea este un șir de 32 de biți care, în conjuncție logică cu o adresă IP, va separa adresa de rețea, anulând biții de gazdă. Fiecare bit din masca de rețea ce corespunde (se află pe aceeași poziție) cu un bit din câmpul de rețea va avea valoare 1, în vreme ce toți biții corespunzători câmpului de gazdă vor avea valoarea zero. Măștile de rețea sunt inutile într-un mediu ce oferă adresare classful, deoarece simpla testare a valorii primului octet față de 128 și 192 ne-ar oferi toate informațiile necesare despre numărul biților ce aparțin câmpului rețea dintr-o adresă IP dată. În schimb, odată cu apariția adresării classless, masca de rețea a devenit parametrul principal în deciziile de rutare. Reprezentarea măștilor de rețea folosită cel mai des este cea decimală, datorită similitudinii cu forma de exprimare a adreselor IP Adrese IP private Pentru fiecare clasă de adrese sunt stabilite domenii de adrese IP, numite adrese IP private (RFC 1918 Address Allocation for Private Internets), care nu sunt rutabile şi sunt destinate pentru construirea reţelelor locale. Adresele IP private se încadrează în următoarele domenii de valori: Clasa Spaţiul de adrese IP private A / B / C /

3 Nu este obligatoriu ca fiecare bloc de adrese să fie alocat unei singure rețele. De obicei se împarte un bloc în subrețele. De exemplu, multe rutere de uz personal folosesc subrețeaua Tipuri de adrese IP Există trei tipuri de adrese IP: adresă IP unicast folosită pentru a trimite mesaje către un singur nod (one to one); adresă IP broadcast folosită pentru a trimite mesaje către toate nodurile din subreţea; adresă IP multicast folosită pentru a trimite mesaje către un grup de noduri destinaţie (care nu se află neapărat în aceeaşi subreţea). O adresă IP de broadcast are toţi biţii din cadrul câmpului pentru identificatorul de host egali cu 1 (de exemplu pentru adresa IP , masca , adresa broadcast este: ). O astfel de adresă IP poartă numele de broadacast local, pentru că pachetele care conţin ca adresă destinaţie o adresă de broadcast se transmit la toate nodurile din reţeaua locală. Ruterele nu permit trecerea acestor pachete în alte rețele Scheme de adresare IP În funcţie de modul cum sunt calculate cele două componente ale unei adrese IP, există trei scheme de adresare IP: adresarea IP convenţională bazată pe clase adresarea IP subnetată bazată pe clase adresarea IP fără clase (CIDR) Adresarea IP convenţională bazată pe clase Adresarea IP convențională bazată pe clase (classful addressing) este schema iniţială de adresare IP, care corespunde unei poziţii a liniei de demarcaţie între cele două ID-uri: ID de rețea ID gazdă (host) Clasele sunt diferenţiate prin numărul de octeţi utilizaţi pentru ID-ul de reţea, respectiv pentru ID-ul de gazdă. Clasa reprezintă metoda cea mai simplă de a separa ID-ul de reţea de ID-ul de gazdă. Ruterele pot identifica imediat (din clasă) care octeţi aparţin ID-ului de reţea şi care ID-ului de gazdă Adresarea IP subnetată bazată pe clase În sistemul de adresare subnetat, adresa IP este împărţită în 3 componente: ID de reţea ID subreţea ID gazdă -35-

4 Prin preluarea unui număr de biţi din ID-ul de gazdă al clasei A, B sau C pentru identificatorul de subreţea ID-ul de reţea rămâne neschimbat. ID-ul de subreţea este utilizat pentru rutarea între diferitele subreţele care constituie o reţea completă (pentru care a fost alocat un domeniu de adrese IP de o anumită clasă). Este furnizată astfel o flexibilitate mai mare administratorilor de reţea, în concordanţă mai mare cu structura organizatorică a organizaţiei. ID subrețea ID gazdă Exemplu: Pentru o adresă IP de clasă C: împărţirea pe cele trei componente ar putea fi următoarea: ID subrețea ID gazdă 24 biți 3 5 Sistemul se bazează pe schema iniţială de adresare cu clase de adrese IP, astfel încât, determinarea liniei de separaţie între ID-ul de reţea şi ID-ul complet de gazdă se determină la fel (din primii biţi ai adresei). Linia de separaţie între ID-ul de subreţea şi ID-ul de gazdă (a subreţelei) se determină pe baza unui număr de 32 de biţi, denumit masca de subreţea. În exemplul de mai sus, masca de subreţea conţine 27 de 1 şi 5 de 0, ultimii corespunzând IDului de gazdă (în subreţea). În notaţia zecimală cu punct masca de subreţea va fi: Adresarea IP fără clase Problema principală a asignării adreselor IP convenţionale, bazată pe clase de adrese IP, este lipsa unei clase corespunzătoare organizaţiei de dimensiune medie (aproximativ gazde). Reamintim că există blocuri de adresare de clasa B cu gazde şi mai mult de blocuri de adresare de clasă C cu 254 gazde. Există în lume milioane de organizaţii de dimensiune medie astfel încât clasa C este puţin utilizată, de regulă organizaţiile solicitând blocuri de adresare de clasă B, ceea ce face ca aceste blocuri de adresare de clasa B să se consume foarte rapid. Rezultă că este nevoie de o modalitate mai eficientă de utilizare a spaţiului de adrese, numită VLSM Variable Length Subnet Masking. ID gazdă

5 În sistemul de adresare fără clase (CIDR Classless InterDomain Routing), nu se mai face deosebire între reţele şi subreţele, separarea între ID-ul de reţea (subreţea) şi cel de gazdă putând să se facă în orice punct arbitrar al adresei IP, nu numai la limitele dintre octeţi (cum este în sistemul bazat pe clase). Punctul de separare este indicat de numărul de biţi utilizaţi pentru ID-ul de reţea, denumit prefix (sau prefix de reţea), care se adaugă la sfârşitul adresei IP sub forma /N. De exemplu, adresa de mai sus poate fi scrisă în notaţie CIDR: /27 /27 este echivalent cu masca de subreţea După cum rezultă, în schema de adresare pe clase, separarea între ID-ul de reţea şi cel de gazdă este implicită. Când însă se utilizează subnetarea sau CIDR, masca de subreţea sau prefixul de reţea este obligatoriu pentru definirea completă a adresei IP. Trebuie reţinut faptul că toate protocoalele şi dispozitivele de reţea au fost reproiectate astfel încât să suporte subnetarea. Utilizarea măştii de subreţea sau a prefixului de reţea este obligatorie chiar în cazul utilizării adreselor convenţionale, bazate pe clase. Notaţia CIDR elimină conceptul de clase de adrese, şi îl înlocuieşte cu prefixul de reţea. Ruterele folosesc prefixul de reţea, şi nu primii 3 biţi ai unei adrese IP (cum se întâmplă în cazul rutării classfull) atunci când iau decizii de rutare. Ca urmare, CIDR permite implementarea unor reţele de dimensiuni variabile. Un prefix de reţea poate fi atribuit unei adrese oarecare, numărul de gazde pentru fiecare reţea fiind identic. În exemplul de mai jos, fiecare reţea suportă 4096 de gazde / / / Masca de subrețea pentru blocurile de adrese CIDR: # Nr biţi pentru IDul # Nr biţi pentru ID-ul # Nr gazde pe nr de biţi reţea =2 Lungimea prefixului în Masca de subreţea echivalentã de reţea de gazdã pentru ID-ul de gazdã - 2 notaţia CIDR / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / /

6 4.7. Numărul de sisteme într-o rețea Considerând N biți împrumutați pentru subrețele și M biți rămași pentru gazde, numărul de subrețele create și numărul de gazde (adrese IP valide) din fiecare subrețea se pot calcula după următoarele formule: NR. DE SUBREȚELE = 2 N 4.8. Desfășurarea lucrării NR. DE GAZDE = 2 M Fie adresa IP şi masca de reţea Să se specifice care este adresa care identifică subreţeaua. Rezolvare: Adresa de rețea se calculează cu ajutorul formulei: NetAddr = IP AND NetMask AND Se consideră adresa IP şi masca de reţea , să se specifice care este adresa IP de broadcast pentru subreţeaua Rezolvare: Adresa IP de broadcast se calculează cu ajutorul formulei: BrAddr = NOT (NetAddr XOR NetMask) XOR NOT b Transformând această adresă din baza doi în baza zece, vom obține: O altă metodă de calculare a adresei de broadcast este varianta în care în adresa de broadcast se copiează biții asignați pentru rețea din adresa IP și se completează cu biți de 1 în locul biților asignați pentru identificarea host-urilor. Masca de rețea împarte o adresă IP în două părți: partea alocată pentru identifictorul de rețea și partea alocată pentru identificatorul de host. Masca b: Deci, biții marcați cu bold, reprezintă identificatori de rețea, ceilalți biți sunt alocați pentru identificare host. Adr. IP: Adr. BR: b Rezultă: Adr. BR:

7 3. Având adresa IP şi masca de reţea să se specifice care sunt adresele IP asignabile în această subreţea. 4. Se consideră adresa IP şi masca de reţea Să se specifice care sunt adresele IP asignabile în această subreţea. 5. Având adresa IP şi masca de reţea să se specifice care sunt subreţelele care se pot forma cu masca Care combinație de adresă de rețea și adresă IP identifică corect toate adresele IP de la ? a b c d e Care din următoarele domenii de adrese se pot folosi pentru crearea rețelelor locale: a b c d e f Să se specifice adresa de reţea, adresa de broadcast şi masca de reţea pentru adresele IP: a / 27 b / 26 c / 22 d / Care este masca de reţea dacă se doreşte alocarea unui bloc CIDR de 1000 de adrese IP, începând cu Se consideră un bloc CIDR de adrese IP /21. Adresa IP se află în acest bloc de adrese? 11. Care este masca de subreţea, prima şi ultima adresă de host disponibilă din subnet #1 (nu subreţeaua #0), şi numărul maxim de host-uri pentru fiecare subreţea, considerând reţeaua: a , cu numărul de subreţele 76 b , cu numărul de subreţele 59 c , cu numărul de subreţele 57 d , cu numărul de subreţele Bibliografie 1. Demeter R., Rețele de Calculatoare, Editura Universității Transilvania din Brașov, 2009, Cap. 4. Nivelul rețea, pp