Адресация в IP-сетях

7.2. Виды рассылки данных

В сетяхIPv4 используются следующие виды рассылки данных:

• одноадресная (unicast),
• широковещательная (broadcast),
• многоадресная (multicast).

При одноадресной рассылке, например, когда узел А ( рис. 7.4) посылает сообщение узлу G, в заголовке пакета задаются индивидуальные (уникальные) адреса источника (192.168.1.11) и назначения (192.168.1.30).

Следует отметить, что адрес источника сообщения - всегда уникальный.

При широковещательной рассылке пакет адресуется всем узлам в сети. Например, адреса источника (192.168.1.11) и назначения (192.168.1.255). Узловая (хостовая) часть адреса в двоичном коде содержит все единицы, в десятичной форме - 255. Адрес назначения 192.168.1.255 является адресом прямой широковещательной рассылки, когда сообщение передается всем узлам в сети (192.168.1.0), причем, сообщение можно переслать даже из другой сети.

Рис. 7.4. Сеть передачи данных

Ограниченная широковещательная рассылка только внутри локальной сети всегда использует адрес 255.255.255.255. Маршрутизаторы блокируют сообщения с ограниченной широковещательной рассылкой, разделяя сеть на широковещательные домены.

При многоадресной рассылке, например, когда узел А ( рис. 7.4) одновременно посылает сообщение узлам С и G, в заголовке пакета задаются индивидуальный (уникальный) адрес источника (192.168.1.11) и групповой адрес назначения (224.0.0.50). Такое сообщение получат все узлы, имеющие групповой адрес 224.0.0.50. Следует отметить, что узлы С и G будут также получать сообщения с уникальными адресами назначения 192.168.1.13 и 192.168.1.30 соответственно. Групповые адреса назначаются из диапазона 224.0.0.0 - 239.255.255.255. Зарезервированные локальные адреса диапазона 224.0.0.0 - 224.0.0.255 обычно используется маршрутизаторами при обмене маршрутной информацией. Пакеты с такими адресами не пересылаются за пределы локальной сети. Глобальные адреса 224.0.1.0 - 238.255.255.255 используются для многоадресной рассылки сообщений через Интернет.

7.3. Частные и публичные адреса

Адреса всех пользователей сети Internet должны быть уникальными. Первоначально уникальность адресов обеспечивал центр Internet Network Information Center (Inter NIC), на смену которому пришла Администрация адресного пространства Интернет (Internet Assigned Numbers Authority - IANA). IANA управляет IP-адресами, чтобы не произошло дублирования общедоступных (публичных) адресов, распределяя их между пятью Региональными Интернет регистраторами (Regional Internet Regiestry - RIR): ARIN (Северная Америка), RIPE (Россия, Европа, страны СНГ, Ближняя Азия), APNIC (Азия и Австралия), LACNIC (Латинская и Южная Америка), AfriNIC (Африка). Таким образом, все общедоступные (публичные) адреса должны быть зарегистрированы регистратором RIR, который выделяет адреса сетевым операторам и провайдерам, а те, в свою очередь, выделяет адреса сетевым администраторам и отдельным пользователям.

В связи с быстрым ростом Internet, существует дефицит публичных адресов IPv4. Радикально решить проблему дефицита IP-адресов может созданная новая шестая версия (IPv6) адресации в IP-сетях. Для смягчения проблемы нехватки публичных адресов IPv4были разработаны новые схемы адресации, такие как бесклассовая междоменная маршрутизация (CIDR) и адресация на основе масок переменной длины (VLSM).

Кроме того, проблему нехватки публичных адресов может в некоторой мере ослабить использование частных адресов (Private IP addresses). Сети с частными адресами, не подключенные к Internet, могут иметь любые адреса, лишь бы они были уникальны внутри частной сети. Выход в Интернет пакетов с частными адресами блокируется маршрутизатором. Документ RFC 1918 устанавливает три блока частных адресов для использования внутри частных сетей (табл. 7.2).

Таким образом, частные адреса не могут быть использованы непосредственно в сети Интернет, т.к. маршрутизаторы отбрасывают пакеты с частными адресами. Чтобы узлы с частными адресами могли при необходимости подключаться к сети Интернет, используются специальные трансляторы частных адресов в публичные, например, транслятор сетевых адресов (Network Address Translation - NAT). Данный транслятор переводит один частный адрес в один публичный. Поэтому экономия IP-адресов может быть достигнута только за счет того, что не всем узлам частной сети разрешается выход в Интернет.

Второй тип транслятора (Port Address Translation - PAT) один публичный адрес комбинирует с набором номеров порта узла источника, т.е. формируется совокупность комплексных адресов, называемых сокетами, например 192.168.10.17:1275, 192.168.10.17:1086, 192.168.10.17:2013. При этом один IP-адрес могут использовать сразу несколько узлов частной сети. Поэтому данный метод трансляции частных адресов в публичные эффективно экономит общедоступные IP-адреса.

В адресном пространстве IPv4 выделен специальный блок локальных адресов (169.254.0.0 - 169.254.255.255), когда пересылка сообщений возможна только в пределах локальной сети. Эти адреса используются в тех случаях, когда получениеIP-адреса от DHCP-сервера невозможно, например, в одноранговых сетях peer-to-peer.

Другой блок адресов (192.0.2.0 - 192.0.2.255), называемый TEST-NET, зарезервирован для учебных целей и для использования в документации.

Для использования в сетях операторов связи выделены частные адреса общего адресного пространства 100.64.0.0/10.