3. Анатомия адресов IP

Перед обсуждением вопросов о подсетях, нам нужно узнать основные принципы IP адресации.

3.1 IP адреса назначаются интерфейсам - НЕ хостам!

Самое первое, что надо уяснить себе - IP назначаются не хостам. IP адреса назначаются сетевым интерфейсам хостов. Eh - как так?

Очень многие (если не большинство) компьютеров в IP сети имеют единственный сетевой интерфейс (и как следствие один IP адрес). Но компьютеры и другие устройства могут иметь несколько (если не больше) сетевых интерфейсов - и каждый интерфейс будет иметь свой собственный IP адрес.

Так устройство с 6 активными интерфейсами (например, маршрутизатор) будет иметь 6 IP адресов - по одному на каждый интерфейс в каждой сети, к которой он подключен. Причина этого станет ясной, если мы взглянем на IP сеть!

Подозреваю, что большинство людей имеют в виду хостовый адрес, когда ссылаются на IP адрес. Только помните, это просто сокращание IP адреса определенного интерфейса на этом хосту. Многие (если не большинство) из устройств в Internet имеют только один интерфейс и значит один IP адрес.

3.2 IP адреса в "точечной нотации"

В текущей (IPv4) реализации адресов IP, IP адреса состоят из 4 байт (8 бит) - дающих в совокупности 32 бита доступной информации. Это приводит к тому, что числа выглядят слишком большими (даже когда записаны в десятичном исчислении). Поэтому для читабельности (и по организационным причинам) IP адреса обычно записываются в "точечно-разделительной нотации". Вот пример IP адреса

               192.168.1.24

Так как каждое из четырех чисел - это десятичное представление 8-битного байта, то каждое число может принимать значения от 0 до 255 (что дает 256 уникальных значений - помните, ноль - это тоже величина).

Кроме того, часть IP адреса хоста определяет сеть, в которой находится хост, а оставшиеся 'биты' IP адреса определяют сам хост (oops - сетевой интерфейс). То, сколько бит используется сетевым ID и сколько бит доступно для идентификации хостов (интерфейсов) в этой сети, определяется сетевыми 'классами'.

3.3 Классы IP сетей

Существует три класса IP адресов

• Класс A IP сетевых адресов использует левые 8 бит (самый левый октет) для указания сети, оставшиеся 24 бита (оставшиеся три октета) для идентификации интерфейса хоста в этой сети. Адреса класса A всегда имеют самый левый бит самого левого байта нулевым, то есть значения от 0 до 127 для первого октета в десятичной нотации. Таким образом доступно максимум 128 адресов сетей класса A, каждый из которых может содержать до 33,554,430 интерфейсов.

  Однако сети 0.0.0.0 (известная как маршрут по умолчанию) и 127.0.0.0 (loop back сеть) имеют специальное назначение и не доступны для использования в качестве идентификаторов сети. ПОэтому доступно только 126 адресов сетей класса A.

• Класс B IP сетевых адресов использует левые 16 бит (два левых октета) для идентификации сети, оставшиеся 16 бит (последние два октета) указывают хостовые интерфейсы. Адрес класса B всегда имеет самые левые два бита установленными в 1 0. Таким образом для номера сети остается 14 бит, что дает 32767 доступных сетей класса B. Первый октет адреса сети класса B может принимать значения от 128 до 191, и каждая из таких сетей может иметь до 32,766 доступных интерфейсов.
• Класс C IP сетевых адресов использует левые 24 бит (три левых октета) для идентификации сети, оставшиеся 8 бит (последний октет) указывает хостовый интерфейс. Адрес класса С всегда имеет самые левые три бита установленными в 1 1 0. Таким образом для номера сети остается 14 бит, что дает 4,194,303 доступных сетей класса B. Первый октет адреса сети класса B может принимать значения от 192 до 255, и каждая из таких сетей может иметь до 254 доступных интерфейсов. Однако сети класса C с первым байтом больше, чем 223, зарезервированы и не используются.

           Сетевой класс   Диапазон значений первого байта (десятичный)
                       A           от    1 до 126
                       B           от  128 до 191
                       C           от  192 до 254

• Одна сеть класса A

  10.0.0.0

• 16 сетей класса B

  172.16.0.0 - 172.31.0.0

• 256 сетей класса С

  192.168.0.0 - 192.168.255.0

3.4 Сетевые адреса, адреса интерфейсов и широковещательные адреса

IP адрес может означать одно из трех:-

• Адрес IP сети (группа IP устройств, имеющих доступ к общей среде передаче - например, все устройства в сегменте Ethernet). Сетевой адрес всегда имеет биты интерфейса (хоста) адресного пространства установленными в 0 (если сеть не разбита на подсети - как мы еще увидим);
• Широковещательный адрес IP сети (адрес для 'разговора' со всеми устройствами в IP сети). Широковещательные адреса для сети всегда имеют интерфейсные (хостовые) биты адресного пространства установленными в 1 (если сеть не разбита на подсети - опять же, как мы вскоре увидим).
• Адрес интерфейса (например Ethernet-адаптер или PPP интерфейс хоста, маршрутизатора, сервера печать итд). Эти адреса могут иметь любые значения хостовых битов, исключая все нули или все единицы - чтобы не путать с адресами сетей и широковещательными адресами.

• Для сети класса A ...

  (один байт под адрес сети, три байта под номер хоста)

                 10.0.0.0        сеть класса А, потому что все хостовые биты равны 0.
                 10.0.1.0        адрес хоста в этой сети
                 10.255.255.255  широковещательный адрес этой сети,
                                 поскольку все сетевые биты установлены в 1
  

• Для сети класса B...

  (два байта под адрес сети, два байта под номер хоста)

                 172.17.0.0     сеть класса B
                 172.17.0.1     адрес хоста в этой сети
                 172.17.255.255 сетевой широковещательный адрес
  

• Для сети класса C...

  (три байта под адрес сети, один байт под номер хоста)

                 192.168.3.0   адрес сети класса C
                 192.168.3.42  хостовый адрес в этой сеть
                 192.168.3.255 сетевой широковещательный адрес
  

  Едва ли не все доступные сетевые IP адреса принадлежат классу C.

3.5 Сетевая маска

Сетевую маску более правильно называть подсетевой маской. Однако в основном говорят "сетевая маска".

Сетевая маска определяет как будут локально интерпретироваться IP адреса в сегменте IP сети, что для нас весьма важно, поскольку определяет процесс разбивки на подсети.

Стандартная (под-) сетевая маска - все сетевые биты в адресе установлены в '1' и все хостовые биты установлены в '0'. Это означает, что стандартные сетевые маски для трех классов сетей:-

• A класс - сетевая маска: 255.0.0.0
• B класс - сетевая маска: 255.255.0.0
• C класс - сетевая маска: 255.255.255.0

• Сетевая маска предназначена только для локальной интерпретации локальных IP адресов (где локальный значит - в том же сетевом сегменте);
• Сетевая маска - не IP адрес - она используется для локальной модификации интерпретации IP адреса.