Adresowanie IPv4

Damian Stelmach | 25-11-2016

Jednym z kluczowych zadań warstwy sieci jest adresowanie. Adresowanie w sieciach IP jest bardzo podobne do adresowania stosowanego przez nas, ludzi. Oczywiście tylko na poziomie logicznym, mechanizmy adresowania są różne. Hosty w sieciach zostały pogrupowane w celu łatwiejszego nimi zarządzania i adresowania.

Grupowanie hostów

Podobnie jak u ludzi, też mieszkamy w miastach, na konkretnych ulicach. Dzięki temu wspomniana wcześniej paczka od cioci z Ameryki łatwo mogła dotrzeć do odbiorcy. Najpierw została wysłana promem do Polski, potem ciężarówką do Twojego miasta, następnie mniejszym autem pod wskazaną ulicę i numer domu. Bardzo podobnie jest z adresowanie hostów. Pakiet przesyłany pomiędzy sieciami, najpierw trafia do sieci, do której przynależy host, a potem przesyłany jest już do konkretnego hosta. Ten typ adresowania nazywany jest adresowaniem hierarchicznym, bo najpierw doczytywane są informacje ogólne, czyli w przypadku przesyłania danych adres sieci, potem dopiero te szczegółowe, czyli adres IP konkretnego hosta.

Adresowanie hierarchiczne

Rozbudowany tutorial dotyczący adresowania IP, wraz z omówieniem jak wykonywać obliczenia na adresach IPv4, znajdziesz na naszym kanale:

Znajdź w filmie

Nasze tutoriale posiadają tzw. timestamps (chwile czasowe) - dzięki nim łatwo odnajdziesz interesujące fragmenty wiedzy. Wystarczy kliknąć na podane w nawiasach kwadratowych momenty filmu, by przewinąć tutorial dokładnie do interesującego Cię miejsca w odcinku.

[ 00:00:13 ] Tytułem wstępu
[ 00:00:47 ] Agenda wykładu
[ 00:02:16 ] Po co nam adresacja?
[ 00:03:22 ] Budowa adresu IP
[ 00:07:25 ] Maska podsieci
[ 00:09:09 ] Adresowanie klasowe i bezklasowe
[ 00:10:18 ] Klasy adresowe A B C D E
[ 00:12:13 ] Treść zadania 1
[ 00:12:54 ] Adres sieci
[ 00:14:29 ] Adres rozgłoszeniowy
[ 00:15:01 ] Liczba hostów w sieci
[ 00:15:35 ] Adres pierwszego i ostatniego hosta
[ 00:16:40 ] Zestawienie wyników
[ 00:16:53 ] Treść zadania 2
[ 00:17:49 ] Adres sieci
[ 00:19:55 ] Adres rozgłoszeniowy (metoda 1)
[ 00:20:41 ] Adres rozgłoszeniowy (metoda 2)
[ 00:21:58 ] Liczba hostów w sieci (wzór 1)
[ 00:22:52 ] Liczba hostów w sieci (wzór 2)
[ 00:24:01 ] Adres pierwszego i ostatniego hosta
[ 00:24:48 ] Oktety maski o wartości 255
[ 00:26:49 ] Adresy publiczne i prywatne
[ 00:27:17 ] Translacja NAT
[ 00:29:00 ] Zakresy adresów prywatnych
[ 00:29:09 ] Podział na dwie logiczne podsieci
[ 00:31:11 ] Liczba podsieci i hostów dla różnych masek
[ 00:31:21 ] Wyznaczenie liczby hostów w podsieci
[ 00:32:10 ] Adresy sieci i rozgłoszeniowe obu podsieci
[ 00:33:47 ] Zestawienie wyników dla obu podsieci
[ 00:33:56 ] Treść zadania 3 - podział na cztery podsieci
[ 00:34:52 ] Wybór maski podsieci spełniającej kryteria
[ 00:40:32 ] Liczba podsieci i hostów dla różnych masek
[ 00:41:09 ] Technika VLSM
[ 00:42:37 ] Podział na trzy logiczne podsieci
[ 00:44:36 ] Zestawienie wyników dla trzech podsieci
[ 00:44:40 ] Zadanie z egzaminu zawodowego E13
[ 00:48:41 ] Słowo końcowe
[ 00:49:23 ] Podsumowanie zdobytej wiedzy na slajdach

W sieciach komputerowych hosty mogą się ze sobą komunikować na trzy sposoby:

  • z wykorzystaniem transmisji pojedynczej (ang. Unicast);
  • poprzez rozsyłanie grupowe (ang. Multicast);
  • poprzez rozgłaszanie (ang. Broadcast).

Transmisja typu unicast stosowana jest najczęściej, wykorzystywana jest w typowych połączeniach pomiędzy dwoma hostami. Przykładowo, kiedy klient wysyła żądanie do serwera, wykorzystuje do tego właśnie transmisje unicast.

Unicast

Zastosowanie transmisji grupowej, czyli multicast w znacznym stopniu pozwala zredukować zużycie pasma w sieci ponieważ nie wysyła się pojedynczych pakietów do wielu hostów, tak jak byłoby to realizowane z użyciem transmisji pojedynczej, lecz wysyła się jeden pakiet, który trafić może do wielu odbiorców jednocześnie.

Multicast

Multicast może być stosowany przez rutery do wymiany informacji związanych z rutingiem, jak również do dystrybucji oprogramowania. W transmisji multicast stosuje się specjalną pulę adresów, zwaną adresami grupowymi, w protokole IPv4 to jest zakres, który widoczny poniżej:

Adresy grupowe

Broadcast, czyli rozgłaszanie, polega z kolei na wysyłaniu pakietów do wszystkich hostów w danej sieci. Wykorzystywany jest do tego specjalny adres, adres rozgłoszeniowy, więc nie jest tak, że w pakiecie IP zapisane są adresy wszystkich hostów w sieci. Byłoby to technicznie nie możliwe, to raz, a dwa transmisję rozgłoszeniową stosuję się na przykład wówczas, kiedy nieznany jest adres konkretnego urządzania. Ten rodzaj transmisji wykorzystywany jest najczęściej w sieciach lokalnych, rzadko zdarza się, że rozgłaszanie stosuje się do komunikacji z hostami spoza danej sieci lokalnej.

Broadcast

W całej puli adresów IPv4 wyodrębniono grupy adresów, tzw. specjalnego zastosowania. Są to adresy, które niestosowane są do komunikacji w sieciach rozległych. Wśród tych adresów specjalnych znajdują się adresy, tak zwanych pętli zwrotnych (ang. loopback). Adres pętli zwrotnej to nic innego jak adres samego siebie, każdy komputer w sieci, oprócz właściwego adresu IP wykorzystywanego do komunikacji, ma przypisany również adres samego siebie, najczęściej jest to adres 127.0.0.1. Ponadto, każdy adres z puli służy do testowania poprawności konfiguracji protokołu IPv4 na hoście.

Innym rodzajem adresów specjalnych, są adresy łącza lokalnego, (ang. Link-local). Tego typu adresy stosuje się wówczas, kiedy host powinien uzyskać adres IP z serwera DHCP, ale ten z jakiś powodów jest niedostępny. Host wówczas przyjmie adres właśnie z puli adresów łącza lokalnego. Transmisja danych z wykorzystaniem takich adresów może odbywać się tylko w obrębie sieci lokalnej, w której pracuje danych host. No i jeszcze jedna, ostatnia już grupa adresów specjalnych, czyli adresy typu TEST-NET. Podobnie jak adresy lokalnego łącza służą one do komunikacji tylko w obszarze sieci lokalnej, stosowane są w celach edukacyjnych. Mogą być wykorzystywane w dokumentacji czy też w przykładach, np. podczas zajęć z sieci. Nie powinny natomiast być używane na stałe. Zakresy adresów specjalnych widoczne są w tabeli poniżej:

Zakres adresówNazwa
127.0.0.1 – 127.255.255.254Pętla zwrotna (ang. Loopback)
169.254.0.1 – 169.254.255.254Łącze lokalne (ang. Local-Link)
192.0.2.0 – 192.0.2.254Edukacyjne (ang. Test-Net)