Для определения локального адреса по IP-адресу используется протокол разрешения адреса Address Resolution Protocol, ARP. Протокол ARP работает различным образом в зависимости от того, какой протокол канального уровня работает в данной сети - протокол локальной сети (Ethernet, Token Ring, FDDI) с возможностью широковещательного доступа одновременно ко всем узлам сети, или же протокол глобальной сети (X.25, frame relay), как правило не поддерживающий широковещательный доступ. Существует также протокол, решающий обратную задачу - нахождение IP-адреса по известному локальному адресу. Он называется реверсивный ARP - RARP ( ReverseAddressResolution Protocol ) и используется при старте бездисковых станций, не знающих в начальный момент своего IP-адреса, но знающих адрес своего сетевого адаптера.
В локальных сетях протокол ARP использует широковещательные кадры протокола канального уровня для поиска в сети узла с заданным IP-адресом.
Узел, которому нужно выполнить отображение IP-адреса на локальный адрес, формирует ARP запрос, вкладывает его в кадр протокола канального уровня, указывая в нем известный IP-адрес, и рассылает запрос широковещательно. Все узлы локальной сети получают ARP запрос и сравнивают указанный там IP-адрес с собственным. В случае их совпадения узел формирует ARP-ответ, в котором указывает свой IP-адрес и свой локальный адрес и отправляет его уже направленно, так как в ARP запросе отправитель указывает свой локальный адрес.
ARP-запросы и ответы используют один и тот же формат пакета. Так как локальные адреса могут в различных типах сетей иметь различную длину, то формат пакета протокола ARP зависит от типа сети. На рисунке 3.2 показан формат пакета протокола ARP для передачи по сети Ethernet.
0 8 16 31 Т
| Тип сети | Тип протокола | |
| Длина локального адреса | Длина сетевого адреса | Операция |
| Локальный адрес отправителя (байты 0 - 3) | ||
| Локальный адрес отправителя (байты 4 - 5) | IP-адрес отправителя (байты 0-1) | |
| IP-адрес отправителя (байты 2-3) | Искомый локальный адрес (байты 0 - 1) | |
| Искомый локальный адрес (байты 2-5) | ||
| Искомый IP-адрес (байты 0 - 3) | ||
Рис. 3.2. Формат пакета протокола ARP
В поле типа сети для сетей Ethernet указывается значение 1. Поле типа протокола позволяет использовать пакеты ARP не только для протокола IP, но и для других сетевых протоколов. Для IP значение этого поля равно 080016.
Длина локального адреса для протокола Ethernet равна 6 байтам, а длина IP-адреса - 4 байтам. В поле операции для ARP запросов указывается значение 1 для протокола ARP и 2 для протокола RARP.
Узел, отправляющий ARP-запрос, заполняет в пакете все поля, кроме поля искомого локального адреса (для RARP-запроса не указывается искомый IP-адрес). Значение этого поля заполняется узлом, опознавшим свой IP-адрес.
В глобальных сетях администратору сети чаще всего приходится вручную формировать ARP-таблицы, в которых он задает, например, соответствие IP-адреса адресу узла сети X.25, который имеет смысл локального адреса. В последнее время наметилась тенденция автоматизации работы протокола ARP и в глобальных сетях. Для этой цели среди всех маршрутизаторов, подключенных к какой-либо глобальной сети, выделяется специальный маршрутизатор, который ведет ARP-таблицу для всех остальных узлов и маршрутизаторов этой сети. При таком централизованном подходе для всех узлов и маршрутизаторов вручную нужно задать только IP-адрес и локальный адрес выделенного маршрутизатора. Затем каждый узел и маршрутизатор регистрирует свои адреса в выделенном маршрутизаторе, а при необходимости установления соответствия между IP-адресом и локальным адресом узел обращается к выделенному маршрутизатору с запросом и автоматически получает ответ без участия администратора.
Компьютер поставщика услуг или любой другой компьютер, напрямую подключенный к Интернету, называется узлом, или сайтом, Интернета. Сайт обладает собственным индивидуальным адресом. Уникальный адрес, присваиваемый каждому узлу Интернета, называется IP-адресом.
IP-адрес состоит из четырех чисел-полей (каждое число не превышает 255), отделенных точками. Например, 154.108.4.4 или 321.215.20.54 — это IP-адреса. Числа в полях представляют адреса подключаемых к Интернету подсетей. Ранг подсетей в полях IP-адреса убывает слева направо. Крайняя слева группа чисел служит для обозначения крупной сети, а группы чисел, стоящие правее, указывают на более мелкие подразделения сетей.
Постоянное расширение Интернета вызвало множество проблем, в том числе связанных с аппаратным обеспечением. Решению проблем способствовало внедрение новых версий IP-адресации.
Адресная система Интернета IP-адресов четвертой версии — IP V.4 — характерна тем, что содержит классы А, В и С, а также подсети.
Адресная система Интернета шестой версии — IP V.6 — базируется на иных принципах распространения адресов в сети. Стандартом предусмотрена передача информации конкретным группам сетевых устройств, а не всем устройствам одновременно. Задействовано также автоконфигурирование адреса и его оперативное изменение в случае смены провайдера. Длина формата адресной записи составляет 128 бит. Строка адреса новой системы может иметь, например, такой вид: 1260:20:4:6:12:442С:610А.
Пользоваться IP-адресацией неудобно, поэтому существует иной метод присвоения сетевых имен по областям. Такой адрес называется доменным.
Отображение символьных адресов на IP-адреса: служба DNS
DNS ( Domain Name System ) - это распределенная база данных, поддерживающая иерархическую систему имен для идентификации узлов в сети Internet. Служба DNS предназначена для автоматического поиска IP-адреса по известному символьному имени узла. Спецификация DNS определяется стандартами RFC 1034 и 1035. DNS требует статической конфигурации своих таблиц, отображающих имена компьютеров в IP-адрес.
Протокол DNS является служебным протоколом прикладного уровня. Этот протокол несимметричен - в нем определены DNS-серверы и DNSклиенты. DNS-серверы хранят часть распределенной базы данных о соответствии символьных имен и IP-адресов. Эта база данных распределена по административным доменам сети Internet. Клиенты сервера DNS знают IP-адрес сервера DNS своего административного домена и по протоколу IP передают запрос, в котором сообщают известное символьное имя и просят вернуть соответствующий ему IPадрес.
Если данные о запрошенном соответствии хранятся в базе данного DNS-сервера, то он сразу посылает ответ клиенту, если же нет - то он посылает запрос DNS-серверу другого домена, который может сам обработать запрос, либо передать его другому DNS-серверу. Все DNSсерверы соединены иерархически, в соответствии с иерархией доменов сети Internet. Клиент опрашивает эти серверы имен, пока не найдет нужные отображения. Этот процесс ускоряется из-за того, что серверы имен постоянно кэшируют информацию, предоставляемую по запросам. Клиентские компьютеры могут использовать в своей работе IP-адреса нескольких DNS-серверов, для повышения надежности своей работы.
База данных DNS имеет структуру дерева, называемого доменным пространством имен, в котором каждый домен (узел дерева) имеет имя и может содержать поддомены. Имя домена идентифицирует его положение в этой базе данных по отношению к родительскому домену, причем точки в имени отделяют части, соответствующие узлам домена.
Корень базы данных DNS управляется центром Internet Network Information Center.
Доменное имя содержит несколько полей. Имена верхнего уровня располагаются не слева, а, наоборот, справа. Слева размещен собственный доменный адрес ПК. Справа от него стоит символ "эт коммерческий" (клавиша <@>) и цепочка доменных имен более вы- сокого уровня, отделенных точками.
В основе доменного имени лежат географические и организационные принципы. Доменное имя даже позволяет определить домен Интернета, который принадлежит к тому или иному ведомству, организации или структуре.
Таким образом, сетевой адрес имеет следующий вид: "сетевое имя пользователя"@"имя компьютера"."код организации"."код города"."код страны"
Названия доменов верхнего уровня стандартизированы. Существует семь организа ционных и 59 территориальных доменов верхнего уровня, в частности:
Домены верхнего уровня назначаются для каждой страны, а также на организационной основе. Имена этих доменов должны следовать международному стандарту ISO 3166. Для обозначения стран используются трехбуквенные и двухбуквенные аббревиатуры, а для различных типов организаций используются следующие аббревиатуры:
com - коммерческие организации (например, microsoft.com);
edu - образовательные (например, mit.edu);
gov - правительственные организации (например, nsf.gov);
org - некоммерческие организации (например, fidonet.org);
net - организации, поддерживающие сети (например, nsf.net).
иа — Украина;
ru — Россия;
us —США.
Каждый домен DNS администрируется отдельной организацией, которая обычно разбивает свой домен на поддомены и передает функции
администрирования этих поддоменов другим организациям. Каждый домен имеет уникальное имя, а каждый из поддоменов имеет уникальное имя внутри своего домена. Имя домена может содержать до 63 символов. Каждый хост в сети Internet однозначно определяется своим полным доменным именем (fully qualified domain name, FQDN ), которое включает имена всех доменов по направлению от хоста к корню.
Пример полного DNS-имени : citint.dol.ru.
Автоматизация процесса назначения IP-адресов узлам сети - протокол DHCP