Сети: Протокол IP и адресация в IP-сетях (часть 2)

Протокол IP (межсетевой уровень) обеспечивает потребности более высокого уровня, а именно уровня TCP (транспортного уровня): осуществляет сквозную доставку пакетов. TCP хочет послать сегмент другому компьютеру, но не TCP занимается доставкой сегмента. Вместо этого TCP обращается за помощью к IP. Программное обеспечение IP помещает перед сегментом IP-заголовок. Этот заголовок включает IP-адреса отправителя и получателя, что и позволяет протоколу IP доставить пакет Web-серверу. Соглашения об IP-адресации и группировании IP-адресов упрощают процесс маршрутизации. Маршрутизаторы не должны знать об каждом IP-адресе в сети, они должны знать только о каждой группе адресов.

Протокол IP называет группу IP-адресов, которые совместно используют общее начало их адресов, IP-сетью (IP network). IP-сеть – это группа IP-адресов, для которых начальная часть значения их IP-адреса является общей.

Номер IP-сети (IP network number) – десятичное число с разделительными точками, представляющее одну сеть. Это число имеет такое же значение, как IP-адреса в сетевой части номера и десятичные нули в хвостовой части этого номера (например: 2.0.0.0, ). Следовательно, номер сети похож на IP-адрес, но хост не может использовать номер сети как IP-адрес какого-то устройства, находящего в сети.

IP определяет сети трех возможных размеров как различные классы сетей (classes of networks). Три различных класса сетей называют классами A, B и С. По определению, все адреса всех устройств одной сети класса А, В или С имеют одинаковое числовое значение части адреса, это сетевая часть адреса. Остальную часть адреса называют хостовая часть адреса.

Таблица 1

Размеры сетей и части IP-адресов, выделенные для хостов

Класс сети	К-во байтов, выделенных для номера сети	К-во байтов, выделенных для адреса хоста	Количество возможных адресов в каждой сети *
А	1	3	2²⁴ – 2 = 16 777 214
В	2	2	2¹⁶ – 2 = 65 534
С	3	1	2⁸ – 2 = 254

* Каждая сеть имеет два зарезервированных адреса хоста.

Номера сетей классов А, В и С не перекрываются, чтобы предотвратить дублирование адресов. Если бы TCP/IP позволил иметь сеть класса А с номером 10.0.0.0 и сеть класса B с номером 10.1.0.0, то IP-адрес 8.1.1.1 мог бы появиться в обеих сетях, что привело бы к большому беспорядку.

Во избежание этого IP определяет диапазоны номеров сетей классов А, В и С.

Таблица 2

Перечень возможных номеров сетей классов А, В и С

Класс сети	Диапазон номеров для первого октета	Возможные номера сетей	Общее число сетей данного класса
А	с 1 по 126	с 1.0.0.0 по 126.0.0.0	2⁷ – 2 = 126
В	с 128 по 191	с 128.1.0.0 по 191.254.0.0	2¹⁴ – 2 = 16 382
С	с 192 по 223	с 192.0.1.0 по 223.255.254.0	2²¹ – 2 = 2 097 150

Зарезервированные номера: 0.0.0.0 (первоначально определен для использования как широковещательный адрес) и 127.0.0.0 (адрес обратной связи). Номера сетей 128.0.0.0, 191.255.0.0, 192.0.0.0 и 223.255.255.0 также зарезервированы.

Прежде чем IP-пакет может быть передан через Ethernet, он должен быть инкапсулирован во фрейм Ethernet.

Когда протоколы других уровней (уровня приложений, транспортного, межсетевого) инкапсулируют данные, они добавляют только заголовок. Однако протоколы канального уровня передачи данных, в том числе Ethernet, добавляют и заголовок, и концевик. IP-пакет (уже включающий TCP-заголовок, и заголовок протокола уровня приложений) помещается между заголовком и концевиком. Заголовок Ethernet содержит несколько полей, в том числе поля с адресами Ethernet отправителя и получателя. Концевик содержит поле контрольной последовательности фрейма (FCS), которая позволяет определить, произошли ли ошибки в ходе физической передачи; если ошибки произошли, получатель отказывается от фрейма.

Например, протокол HTTP определяет заголовки, и когда Web-сервер или Web-браузер отправляют данные, HTTP инкапсулирует данные в заголовок HTTP.