Таким образом можно сделать вывод о том, что при прямой маршрутизации IP- и Ethernet-адреса отправителя соответствуют адресам того узла, который послал IP-пакет, а IP- и Ethernet-адреса места назначения соответствуют адресам получателя. При косвенной маршрутизации IP- и Ethernet-адреса не образуют таких пар.
В рассмотренном примере сеть Internet является очень простой. Реальные сети могут быть гораздо сложнее, так как могут содержать несколько шлюзов и несколько типов физических сред передачи. Здесь несколько сетей Ethernet объединяются шлюзом для того, чтобы локализовать широковещательный трафик в каждой сети.
Для отправляемых IP-пакетов, поступающих от модулей верхнего уровня, модуль IP должен определить способ доставки – прямой или косвенный – и выбрать сетевой интерфейс. Этот выбор делается на основании результатов поиска в таблице маршрутов.
Для принимаемых IP-пакетов, поступающих от сетевых драйверов, модуль IP должен решить, нужно ли ретранслировать IP-пакет по другой сети или передать его на верхний уровень. Если модуль IP решит, что IP-пакет должен быть ретранслирован, то дальнейшая работа с ним осуществляется также, как с отправляемыми IP-пакетами. Входящий IP-пакет никогда не ретранслируется через тот же сетевой интерфейс, через который он был принят.
Решение о маршрутизации принимается до того, как IP-пакет передается сетевому драйверу, и до того, как происходит обращение к ARP-таблице.
Менеджер сети присваивает IP-адреса машинам в соответствии с тем, к каким IP-сетям они подключены. Старшие биты 4-х байтного IP-адреса определяют номер IP-сети. Оставшаяся часть IP-адреса - номер узла (хостномер). Для машины с IP-адресом 223.1.2.1 сетевой номер равен 223.1.2, а хост-номер - 1. Напомним, что IP-адрес узла идентифицирует точку доступа модуля IP к сетевому интерфейсу, а не всю машину.
Существуют 5 классов IP-адресов, отличающиеся количеством бит в сетевом номере и хост-номере. Класс адреса определяется значением его первого октета.
В таблице 1 приведено соответствие классов адресов значениям первого октета и указано количество возможных IP-адресов каждого класса.
| Класс | Диапазон значений первого октета | Возможное кол-во сетей | Возможное кол-во узлов |
| A B C D E | 1 - 126 128-191 192-223 224-239 240-247 | 126 16382 2097150 - - | 16777214 65534 254 2**28 2**27 |
Таблица 1. Характеристики классов адресов.
Адреса класса A предназначены для использования в больших сетях общего пользования. Они допускают большое количество номеров узлов. Адреса класса B используются в сетях среднего размера, например, сетях университетов и крупных компаний. Адреса класса C используются в сетях с небольшим числом компьютеров. Адреса класса D используются при обращениях к группам машин, а адреса класса E зарезервированы на будущее.
Некоторые IP-адреса являются выделенными и трактуются по-особому. В выделенных IP-адресах все нули соответствуют либо данному узлу, либо данной IP-сети, а IP-адреса, состоящие из всех единиц, используются при широковещательных передачах. Для ссылок на всю IP-сеть в целом используется IP-адрес с нулевым номером узла. Особый смысл имеет IP-адрес, первый октет которого равен 127. Он используется для тестирования программ и взаимодействия процессов в пределах одной машины. Когда программа посылает данные по IP-адресу 127.0.0.1, то образуется как бы «петля». Данные не передаются по сети, а возвращаются модулям верхнего уровня, как только что принятые. Поэтому в IP-сети запрещается присваивать машинам IP-адреса, начинающиеся со 127.
Прежде чем использовать сеть с TCP/IP, нужно получить один или несколько официальных сетевых номеров. Выделением номеров занимается DDN Network Information Center (NIC)
Выделение номеров производится бесплатно и занимает около недели. Сетевой номер можно получить вне зависимости от того, для чего предназначена сеть. Даже если сеть не имеет связи с объединенной сетью Internet, получение уникального номера желательно, так как в этом случае есть гарантия, что в будущем при включении в Internet или при подключении к сети другой организации не возникнет конфликта адресов.
Одно из важнейших решений, которое необходимо принять при установке сети, заключается в выборе способа присвоения IP-адресов вашим машинам. Этот выбор должен учитывать перспективу роста сети. Иначе в дальнейшем вам придется менять адреса. Когда к сети подключено несколько сотен машин, изменение адресов становится почти невозможным.
Организации, имеющие небольшие сети с числом узлов до 126, должны запрашивать сетевые номера класса C. Организации с большим числом машин могут получить несколько номеров класса C или номер класса B. Удобным средством структуризации сетей в рамках одной организации являются подсети.
Адресное пространство сети Internet может быть разделено на непересекающиеся подпространства – «подсети», с каждой из которых можно работать как с обычной сетью TCP/IP. Таким образом, единая IP-сеть организации может строиться как объединение подсетей. Как правило, подсеть соответствует одной физической сети, например, одной сети Ethernet.
Конечно, использование подсетей необязательно. Можно просто назначить для каждой физической сети свой сетевой номер, например, номер класса C. Однако такое решение имеет два недостатка. Первый, и менее существенный, заключается в пустой трате сетевых номеров. Более серьезный недостаток состоит в том, что если ваша организация имеет несколько сетевых номеров, то машины вне ее должны поддерживать записи о маршрутах доступа к каждой из этих IP-сетей. Таким образом, структура IP-сети организации становится видимой для всего мира. При каких-либо изменениях в IP-сети информация о них должна быть учтена в каждой из машин, поддерживающих маршруты доступа к данной IP-сети.
Подсети позволяют избежать этих недостатков. Организация должна получить один сетевой номер, например, номер класса B. Стандарты TCP/IP определяют структуру IP-адресов. Для IP-адресов класса B первые два октета являются номером сети. Оставшаяся часть IP-адреса может использоваться как угодно. Например, можно решить, что третий октет будет определять номер подсети, а четвертый октет - номер узла в ней. Обязательно надо описать конфигурацию подсетей в файлах, определяющих маршрутизацию IP-пакетов. Это описание является локальным для конкретной организации и не видно вне нее. Все машины вне этой организации видят одну большую IP-сеть. Следовательно, они должны поддерживать только маршруты доступа к шлюзам, соединяющим эту IP-сеть с остальным миром. Изменения, происходящие в IP-сети организации, не видны вне нее. Легко можно добавить новую подсеть, новый шлюз и т.п.
После того, как решено использовать подсети или множество IP-сетей, надо решить, как назначать им номера. Каждой физической сети, например, Ethernet или Token Ring, назначается отдельный номер подсети или номер сети. В некоторых случаях имеет смысл назначать одной физической сети несколько подсетевых номеров. Например, предположим, что имеется сеть Ethernet, охватывающая три здания. Ясно, что при увеличении числа машин, подключенных к этой сети, придется ее разделить на несколько отдельных сетей Ethernet. Для того, чтобы избежать необходимости менять IP-адреса, когда это произойдет, можно заранее выделить для этой сети три подсетевых номера - по одному на здание. (Это полезно и в том случае, когда не планируется физическое деление сети. Просто такая адресация позволяет сразу определить, где находится та или иная машина.) Но прежде, чем выделять три различных подсетевых номера одной физической сети, нужно тщательно проверить, что все программы способны работать в такой среде.
Также нужно выбрать «маску подсети». Она используется сетевым программным обеспечением для выделения номера подсети из IP-адресов. Биты IP-адреса, определяющие номер IP-сети, в маске подсети должны быть равны 1, а биты, определяющие номер узла, в маске подсети должны быть равны 0. Стандарты TCP/IP определяют количество октетов, задающих номер сети. Часто в IP-адресах класса B третий октет используется для задания номера подсети. Это позволяет иметь 256 подсетей, в каждой из которых может быть до 254 узлов. Маска подсети в такой системе равна 255.255.255.0. Но, если в сети должно быть больше подсетей, а в каждой подсети не будет при этом более 60 узлов, то можно использовать маску 255.255.255.192. Это позволяет иметь 1024 подсети и до 62 узлов в каждой.
Обычно маска подсети указывается в файле стартовой конфигурации сетевого программного обеспечения. Протоколы TCP/IP позволяют также запрашивать эту информацию по сети.
Людям удобнее называть машины по именам, а не числами. Например, у машины по имени ALPHA может быть IP-адрес 223.1.2.1. В маленьких сетях информация о соответствии имен IP-адресам хранится в файлах «hosts» на каждом узле. Конечно, название файла зависит от конкретной реализации. В больших сетях эта информация хранится на сервере и доступна по сети. Несколько строк из файла «hosts» могут выглядеть примерно так:
223.1.2.1 alpha 223.1.2.2 beta 223.1.2.3 gamma 223.1.2.4 delta 223.1.3.2 epsilon 223.1.4.2 iotaВ первом столбце - IP-адрес, во втором - название машины. В большинстве случаев файлы «hosts» могут быть одинаковы на всех узлах. Например, название у определенного узла будет одно, но он будет иметь три IP-адреса. Этот узел доступен по любому из этих трех IP-адресов. Какой из них используется, не имеет значения. Когда этот узел получает IP-пакет и проверяет IP-адрес места назначения, то он опознает любой из трех своих IP-адресов.
IP-сети также могут иметь имена. Сведения об именах сетей обычно хранятся в файле «networks». Если, например есть три IP-сети, то файл «networks» может выглядеть примерно так:
223.1.2 development 223.1.3 accounting 223.1.4 factoryВ первой колонке - сетевой номер, во второй - имя сети. В данном примере alpha является узлом номер 1 в сети development, beta является узлом номер 2 в сети development и т.д.