Физическая и логическая адресация в компьютерных системах

Цель работы: ознакомиться с понятием и принципами физической и логической адресация в компьютерных системах, научиться применять их при построении сети.

Индивидуальное задание

Рассчитать IP адрес для каждого компьютера в сети.

Оборудование: ПК с операционной системой Windows XP/7/8.

Теоретические сведения

В основу функционирования компьютерных сетей положена технология коммутации пакетов.Суть этой технологии заключается в том, что данные, которые необходимо передать от источникак приемнику, разделяются на части (фрагменты, фреймы, пакеты, блоки и т.п.), передаваемыенезависимо друг от друга. При этом части данных могу передаваться не непосредственноот источника к приемнику, а через промежуточные сетевые устройства. И пути (перечень узлов,через которые передавалась часть данных) следования частей могут быть различными.Чтобы часть данных была передана по назначению, она снабжается служебным заголовком,в котором указываются идентификаторы отправителя и получателя. Используя информациюслужебного заголовка, сетевой узел при приеме части данных принимает решение, предназначенали она ему или он должен передать её другому сетевому узлу (или просто проигнорировать эту частьданных). Следует отметить, что процесс разделения данных на части называется фрагментацией.

У каждого сетевого узла есть несколько адресов, по которым этот узел идентифицируется.Адреса могут задаваться на канальном и сетевом уровнях. На канальном уровне каждый сетевойинтерфейс узла может иметь MAC-адрес (от англ. MediaAccessControl). Этот адрес позволяетидентифицировать сетевой интерфейс узла в рамках одного физического подключения(широковещательного сегмента сети). Поэтому такой адрес также называется физическим. Длявзаимодействия узлов, расположенных в разных сегментах сети (или логических сетях, как будетсказано далее) используется сетевой или IP-адрес.

Для обмена данными в Интернете (между различными локальными сетями) узлу необходим IP-адрес. Это логический сетевой адрес конкретного узла. Для обмена данными с другими устройствами, подключенными к Интернету, необходим правильно настроенный, уникальный IP-адрес.

IP-адрес присваивается сетевому интерфейсу узла. Обычно это сетевая интерфейсная плата (NIC), установленная в устройстве. Примерами пользовательских устройств с сетевыми интерфейсами могут служить рабочие станции, серверы, сетевые принтеры и IP-телефоны. Иногда в серверах устанавливают несколько NIC, у каждой из которых есть свой IP-адрес. У интерфейсов маршрутизатора, обеспечивающего связь с сетью IP, также есть IP-адрес.

В каждом отправленном по сети пакете есть IP-адрес источника и назначения. Эта информация необходима сетевым устройствам для передачи информации по назначению и передачи источнику ответа.

Структура IP адреса

IP-адрес представляет собой серию из 32 двоичных бит (единиц и нулей). Человеку прочесть двоичный IP-адрес очень сложно. Поэтому 32 бита группируются по четыре 8-битных байта, в так называемые октеты. Читать, записывать и запоминать IP-адреса в таком формате людям сложно. Чтобы облегчить понимание, каждый октет IP-адреса представлен в виде своего десятичного значения. Октеты разделяются десятичной точкой или запятой. Это называется точечно-десятичной нотацией.

При настройке IP-адрес узла вводится в виде десятичного числа с точками, например, 192.168.1.5. Вообразите, что вам пришлось бы вводить 32-битный двоичный эквивалент адреса — 11000000101010000000000100000101. Если ошибиться хотя бы в одном бите, получится другой адрес, и узел, возможно, не сможет работать в сети.

Структура 32-битного IP-адреса определяется межсетевым протоколом 4-ой версии (IPv4). На данный момент это один из самых распространенных в Интернете типов IP-адресов. По 32-битной схеме адресации можно создать более 4 миллиардов IP-адресов.

Получая IP-адрес, узел просматривает все 32 бита по мере поступления на сетевой адаптер. Напротив, людям приходится преобразовывать эти 32 бита в десятичные эквиваленты, то есть в четыре октета. Каждый октет состоит из 8 бит, каждый бит имеет значение. У четырех групп из 8 бит есть один и тот же набор значений. Значение крайнего правого бита в октете – 1, значения остальных, слева направо – 2, 4, 8, 16, 32, 64 и 128.

Чтобы определить значение октета, нужно сложить значения позиций, где присутствует двоичная единица.

· Нулевые позиции в сложении не участвуют.

· Если все 8 бит имеют значение 0, 00000000, то значение октета равно 0.

· Если все 8 бит имеют значение 1, 11111111, значение октета – 255 (128+64+32+16+8+4+2+1).

· Если значения 8 бит отличаются, например, 00100111, значение октета – 39 (32+4+2+1).

Таким образом, значение каждого из четырех октетов находится в диапазоне от 0 до 255.

Формат IP-адреса

——————————-