Systemy operacyjne i sieci komputerowe Struktura adresu IP

Wstęp Do sieci komputerowej mogą być podłączone różne urządzenia, np. serwery, komputery, drukarki. Każde z nich musi mieć możliwość wymiany danych z innymi. Aby to było możliwe, potrzebny jest mechanizm pozwalający na zidentyfikowanie każdego urządzenia podłączonego do sieci. Identyfikacja odbywa się za pomocą unikatowych ciągów znaków nazywanych adresami. Adresy takie przypominają adres miejsca zamieszkania. Znając adres zamieszkania, np. kolegi, można wysłać do niego list, a poczta, posługując się adresem, dostarczy przesyłkę do miejsca przeznaczenia. W najpopularniejszych obecnie sieciach lokalnych działających w standardzie Ethernet spotyka się dwa rodzaje adresów: fizyczne – nazywane również adresami MAC (Media Access Control), logiczne – adresy IP (Internet Protocol).

Adresy fizyczne Adres fizyczny jest nadawany przez producenta każdej karcie sieciowej NIC (Network Interface Card) podczas jej wytwarzania. Adres ten jest niepowtarzalny i umieszczony w pamięci NiROM karty. Długość adresu fizycznego wynosi 48 bitów, lecz jest przedstawiany w postaci 12 cyfr szesnastkowych. 00:0A:E6:3E:FD:E1 Pierwsze 24 bity oznaczają producenta karty sieciowej, pozostałe 24 bity są unikatowym identyfikatorem danego egzemplarza karty. Aby sprawdzić adres fizyczny karty, można w wierszu poleceń systemu Windows 200x i nowszych wersji wpisać polecenie ipconfig /all. W systemach z rodziny Windows 9x można użyć programu polecenia winipcfg.

Adresy logiczne Adres logiczny wskazuje punkt przyłączenia do sieci, który jest nazywany interfejsem. Komputer pracujący w sieci, wyposażony w kilka interfejsów, może mieć kilka adresów logicznych – po jednym dla każdego z tych interfejsów. Interfejsy to zwykle urządzenia fizyczne, np. karty sieciowe, ale mogą być nimi również urządzenia logiczne, np. w niektórych kartach sieciowych można wyróżnić podinterfejsy.

Adresy logiczne Adresy logiczne są nadawane przez administratora sieci. Adres taki może określać urządzenie, np. komputer, grupę urządzeń (adres grupowy) lub całą sieć (adres sieci). Może on być przypisany przez administratora lub uzyskany za pośrednictwem specjalnego serwera DHCP (Dynamie Host Configuration Protocol).

Adresy logiczne Niezależnie jednak od sposobu uzyskania adresu logicznego, w danej sieci nie mogą istnieć dwa urządzenia o takim samym adresie. Obecnie funkcjonują dwie wersje adresów IP: IPv4 - starsza wersja, bardzo rozpowszechniona, IPv6 - nowsza wersja, mniej popularna.

Adresy IPv4 Adres IP w wersji 4 ma zawsze długość 32 bitów. Jest on podzielony na cztery 8-bitowe bloki zwane oktetami. Administratorzy najczęściej przedstawiają adresy w postaci dziesiętnej (notacja dziesiętna z kropkami).

Adres sieci i hosta Każdy host w sieci pracuje w obrębie określonej sieci lokalnej; Sieci lokalne mogą być oczywiście ze sobą połączone tworząc sieć rozległą; Ta struktura odzwierciedlona jest w adresie IP; Zawiera on w sobie dwie informacje identyfikujące jednoznacznie host w sieci rozległej: numer sieci (ang. network ID) jest to unikalny w obrębie sieci globalnej identyfikator danej sieci komputerowej i numer hosta (ang. host ID); Numer sieci określa wszystkie urządzenia znajdujące sie w tym samym segmencie sieci fizycznej i połączone z tym samym routerem; Wszystkie urządzenia podłączone do jednej sieci fizycznej musza mieć ten sam numer sieci;

Adres sieci i hosta Numer sieci określany jest też często adresem sieciowym; Numer hosta (ang. host ID) jest to unikalny w obrębie danej sieci fizycznej identyfikator urządzenia (komputera, routery, drukarki sieciowej itp.) pracującego w sieci; Numer hosta określany jest też często adresem hosta.

Adres sieci, maska sieci i adres rozgłoszeniowy Przy oddawaniu do użytku łącza do sieci Internet jego użytkownikowi przyznawana jest pula kolejnych adresów IP. Do identyfikacji tych adresów używa się adresu sieci i maski sieci. Adres sieci – jest to pierwszy z kolejnych adresów IP przyznanych sieci. Adres ten nie powinien być przypisany żadnemu urządzeniu w sieci. Maska sieci – określa zakres kolejnych adresów IP przypisanych danej sieci. Maska sieci często nazywana jest także maska podsieci (ang. subnet mask). Ponadto w obrębie danej sieci specjalne znaczenie ma adres rozgłoszeniowy (ang. broadcast adress). Przesłanie danych pod ten adres oznacza rozesłanie ich jednocześnie do wszystkich urządzeń w danej sieci. Ten adres IP również nie powinien być przypisany żadnemu urządzeniu w sieci.

Blok ośmiu adresów IP 255.255.255.248 Maska sieci

Znaczenie maski podsieci Aby lepiej zrozumieć znaczenie wartości maski sieci, należy najpierw przyjrzeć się adresom IP zapisanym w postaci liczb dwójkowych (binarnych) i poznać strukturę maski podsieci. Adres IP jest 32-cyfrowa (bitowa) liczba binarna. W świecie komputerów liczby binarne są często dzielone na jednostki 8-bitowe (bajty). Adres IP jest również podzielony w ten sposób. Każda 8-bitowa wartość jest zapisywana w postaci liczby dziesiętnej z zakresu od 0 do 255. W ten sposób 32- bitowa wartość adresu IP jest zapisywana w postaci czterech liczb dziesiętnych, z których każda należy do zakresu od 0 do 255.

Struktura maski sieci Maska sieci może być również przedstawiona za pomocą liczb binarnych. W takiej postaci widać, ze składa się ona z dwóch części: początkowej, zawierającej same jedynki, końcowej, składającej się z samych zer. Należy zwrócić uwagę na część składająca się z samych jedynek. Nazywa się ją maską.

Struktura maski sieci

Struktura maski sieci Kiedy wartości, objętej maską, części adresów IP są takie same, to adresy należą do tej samej sieci. Na przykład objęte maską części adresów IP: 210.248.12.96 i 210.248.12.103 są takie same i należą one do tej samej sieci. Ponieważ jednak wartości objętych maska części adresów IP 210.248.12.103 i 210.248.12.104 są różne, adresy te należą do różnych sieci.

Maska sieci a liczba adresów IP w danej sieci Kiedy maska sieci jest przedstawiona za pomocą liczby binarnej, można określić liczbę adresów IP należących do tej sieci. Należy przyjrzeć się tej części maski, która składa sie z samych zer. Na przykład dla maski sieci 255.255.255.248 cześć złożona z zer ma długość trzech bitów, co oznacz, że sieci przypisanych jest osiem adresów IP.

Maska sieci a liczba adresów IP w danej sieci

Maska sieci a liczba adresów IP w danej sieci Maska sieci przedstawiona za pomocą liczby binarnej musi mieć, począwszy od pewnego miejsca na prawo, same zera, a od tego miejsca na lewo, same jedynki. Z tego powodu jako maskę sieci można podać wyłącznie te liczby, które kończą się ciągiem samych zer. Nie można na przykład podać wartości 255.255.255.15 . Wartości, które mogą być maską sieci: 255.255.255.192 = 11111111.11111111.11111111.11000000 255.255.255.0 = 11111111.11111111.11111111.00000000 Wartości, które nie mogą być maską sieci: 255.255.255.15 = 11111111.11111111.11111111.00001111