Adresowanie MAC Adresowanie IP Protokół ARP Wykład 5 Kielce 2006

Adresowanie MAC

Aby umożliwić lokalne dostarczanie ramek w Ethernecie, musi zostać zapewniony system adresowania, sposób nazywania komputerów i interfejsów. Każdy komputer jest identyfikowany w jednoznaczny sposób. Każdy ma swój adres fizyczny.

W sieci żadne dwa adresy fizyczne nie mogą być identyczne W sieci żadne dwa adresy fizyczne nie mogą być identyczne. Adresy kontroli dostępu do nośnika (adresy MAC) umieszczone są w karcie sieciowej. Inne określenia dla adresu MAC to adres fizyczny, adres karty sieciowej, adres Warstwy 2, lub adres Ethernet

Adresy MAC identyfikują konkretne urządzenie Adresy MAC identyfikują konkretne urządzenie. Każde urządzenie (komputer, router) z interfejsem Ethernetowym w sieci LAN, musi posiadać adres MAC. W przeciwnym wypadku pozostałe urządzenia nie będą w stanie się z nim komunikować.

Adres MAC ma długość 48 bitów i jest wyrażany przez 12 liczb szesnastkowych. Pierwsze 6 cyfr, które są administrowane przez IEEE, określają producenta lub dostawcę i są unikatowym identyfikatorem organizacji.

Pozostałe 6 cyfr szesnastkowych stanowi numer seryjny interfejsu lub inną wartość administrowaną przez określonego dostawcę.

Adresy MAC są zapisane w pamięci tylko do odczytu (ROM) karty sieciowej.

Adresowanie IP

Aby dwa systemu mogły się komunikować, muszą być w stanie zidentyfikować się i zlokalizować nawzajem. Dlatego każdy komputer w sieci TCP/IP musi uzyskać przynajmniej jeden unikalny identyfikator – adres.

Komputer może być podłączony do więcej niż jednej sieci za pomocą kilku kart sieciowych. Dlatego nie można powiedzieć w takim przypadku, że urządzenie ma adres, ale każdy jego punkt połączeniowy (lub interfejs) do sieci ma adres, który pozwala pozostałym komputerom zlokalizować go w konkretnej sieci.

Adres IP jest przechowywany w komputerze w postaci 32 bitowej sekwencji 0 i 1. Aby ułatwić użytkowanie adresu IP, jest on zazwyczaj zapisywany w postaci liczb dziesiętnych oddzielonych kropką. Na przykład adresem IP komputera jest 192.168.1.2 inny komputer może mieć adres 128.10.2.1 W tej notacji każdy adres IP jest zapisywany jako cztery części oddzielone kropką.

Każda część adresu IP zwana jest oktetem, ponieważ powstał z ośmiu liczb binarnych. Na przykład adres IP 192.18.1.8, w zapisie binarnym ma postać: 11000000.10101000.00000001.00001000 Łatwo zauważyć że zapis dziesiętny z kropką jest łatwiejszy do posługiwania się niż zapis binarny.

Adresowanie IPv4 IP przekazuje pakiety z sieci, z której pochodzą, do sieci docelowej. Ten schemat adresowania musi uwzględnić identyfikator zarówno dla sieci źródłowej, jak i docelowej. Dlatego każdy adres IP składa się z dwóch części. Jedna część określa sieć, do której dany system jest podłączony, a druga konkretny system w tej sieci.

Klasy adresów IP Istnieją trzy główne klasy adrsów: - Klasa A, klasa B, klasa C. Oprogramowanie IP, na podstawie kilku pierwszych bitów adresu, szybko określa jego klasę i co za tym idzie, jego strukturę

Wyznaczanie klasy adresu przebiega według poniższych reguł: Jeśli pierwszy bit adresu jest równy 0, to jest to adres klasy A. Ten pierwszy bit identyfikuje całą klasę A. Następne siedem bitów określa sieć, a ostatnie 24 bity wskazują komputer. Sieci klasy A jest 126 (zakres adresów 127.x.x.x jest zarezerwowany) a każda z nich może składać się z 16,777,216 komputerów.

Jeśli dwa pierwsze ity adresu to 1 i 0, to jest to adres sieci klasy B Jeśli dwa pierwsze ity adresu to 1 i 0, to jest to adres sieci klasy B. Pierwsze dwa bity wyznaczają klasę, następne czternaście określa sieć, a ostatnie szesnaście identyfikuje komputer. Sieci klasy B jest 16,384 a w każdej z nich może się znajdować 65,535 komputerów

Jeśli trzy pierwsze bity adresu to 110, to jest to adres sieci klasy C Jeśli trzy pierwsze bity adresu to 110, to jest to adres sieci klasy C. W adresie klasy C trzy pierwsze bity wyznaczają klasę, kolejne 21 bitów to adres sieci, a ostatnie osiem bitów służy identyfikacji komputera. Sieci klasy C może być 2,097,152 a w każdej z nich 254 komputerów.

Należy wspomnieć o adresach klasy D Należy wspomnieć o adresach klasy D. Jeśli pierwsze bity adresu to 111 jest to adres klasy D chociaż adresy takie nie odnoszą się do żadnej konkretnej sieci. Aktualnie przypisane do takiej klasy są adresy, które służą do jednoczesnej komunikacji z grupą komputerów

Zapis pierwszego oktetu w systemie dziesiętnym: Mniejszy od 128 – wskazuje klasę A Z zakresu 128 do 191 wskazuje klasę B Z zakresu 192 do 223 oznacza klasę C Większa od 223 – wskazuje „adres multicastowy”

Zarezerwowane adresy IP Pewne adresy zostały zarezerwowane i nie mogą zostać przypisane urządzeniom w sieci: Adresy sieci są używane do identyfikowania samej sieci np.: Adres sieci 198.150.11.0 Dane przesyłane do dowolnego hosta w tej sieci (np. 198.150.11.1) są widziane na zewnątrz sieci z adresem 198.150.11.0 Jedyny przypadek gdy numer hosta ma znaczenie jest taki, gdy dane są przesyłane w danej sieci LAN

Adres rozgłoszeniowy służy do rozgłaszania pakietów do wszystkich hostów w sieci. Np.: Dane wysłane na adres rozgłoszeniowy 198.150.11.255 będą odczytane przez wszystkie urządzenia w sieci (hosty od adresu 192.150.11.1 do 192.150.11.254)

Sieć 127.0.0.0 jest zarezerwowana do testowania pętli zwrotnych. Adres 127.0.0.1 oznacza lokalny komputer. Adresów sieci 127.0.0.0 nie można przydzielać.

Adresy prywatne i publiczne Adresy IP w obrębie Internetu muszą być unikatowe. Oryginalnie odpowiedzialność za przydzielanie adresów spoczywała na InterNIC (Internet Network Information Center). Organizacja ta została zastąpiona przez IANA (Internet Assigned Numbers Authority). W Polsce za przydzielanie adresów IP odpowiada NASK (Naukowa i Akademicka Sieć Komputerowa)

Jak już wspomniano hosty internetowe muszą mieć globalnie unikatowy adres IP. Jednak prywatne sieci, które nie są połączone z Internetem, mogą używać dowolnych adresów, pod warunkiem że będą one unikatowe w obrębie sieci prywatnej. Nie zaleca się jednak przyjmowania „pierwszego lepszego” adresu, gdyż taka sieć może zostać kiedyś połączona z Internetem.

Wydzielono trzy bloki IP (jeden zakres klasy A, zakres adresów klasy B oraz zakres klasy C) do prywatnych zastosowań. Adresy z tych zakresów nie są routowalne w sieci szkieletowej Internetu. Routery internetowe natychmiast odrzucają adresy prywatne. Klasa A od 10.0.0.0 do 10.255.255.255 Klasa B od 172.16.0.0 do 172.31.255.255 Klasa C od 192.168.0.0 do 192.168.255.255

Statyczne przypisanie adresu IP Kiedy adresy IP są przypisane statycznie, każde urządzenie musi zostać skonfigurowane adresem IP. Każdy działający system operacyjny ma własny sposób konfigurowania TCP/IP. Metoda ta wymaga trzymania zapisów dotyczących przypisywanych adresów IP, ponieważ użycie zdublowanego adresu IP może doprowadzić do problemów w sieci.

Uzyskiwanie adresu IP przez DHCP Protokół dynamicznej konfiguracji hosta (DHCP, Dynamic Host Configuration Protocol) pozwala hostowina dynamiczne otrzymanie adresu IP bez konieczności ustawiania przez administratora indywidualnego profilu. Wszystko co jest wymagane do działania DHCP to zdefiniowany zakres adresów na serwerze DHCP

Protokół ARP – Protokół Określania Adresów

ARP (Address Resolution Protokol) jest protokołem umożliwiającym przekształcanie adresów protokołów sieciowych (w naszym przypadku adresów IP) na 48 bitowe adresy Ethernetowe (MAC). W momencie gdy protokół warstwy Internetu chce przekazać datagram do warstwy dostępu do sieci, warstwa ta (a dokładniej warstwa łącza danych modelu ISO/OSI) musi określić adres docelowy, komputera do którego ma przekazać datagram.

Jeśli jeszcze go nie zna, rozsyła zapytanie rozgłoszeniowe (broadcast - z docelowym adresem MAC równym FFFFFFFFFFFF) do wszystkich komputerów w danej sieci lokalnej. Następnie odpowiedni komputer – cel – (jeśli istnieje w sieci lokalnej) rozpoznaje zawarty ramce Ethernetowej adres protokołu sieciowego IP, odpowiada i podaje swój adres MAC.

W tym momencie protokół ARP na komputerze źródłowym uzupełnia swoją tablicę danych o adres docelowego komputera. Następnym razem, w przypadku ponowienia transmisji do tej właśnie stacji, już bezpośrednio zaadresuje datagram i skieruje go do danej karty sieciowej (pamiętajmy, że adres Ethernetowy jest równocześnie niepowtarzalnym adresem określonego urządzenia sieciowego - karty sieciowej).

Protokół ARP może być wykorzystywany w celu uniknięcia nadania dwóch takich samych adresów IP w jednej sieci lokalnej. W momencie inicjacji systemu komputer wysyła ramkę ARP z zapytaniem o adres IP, który aktualnie został mu przydzielony. Jeśli inny komputer w sieci zgłosi się, że posiada już taki adres, zablokowana zostaje transmisja IP i w sieci nie pojawia się drugi taki sam adres IP.