Сидни Фейт - TCP/IP Архитектура, протоколы, реализация (включая IP версии 6 и IP Security) Страница 22

В таблице 5.4 показаны различные адресные блоки, которые могут присваиваться из адресного пространства класса С. Для направления информации в организацию с такими адресами маршрутизатор Интернета должен знать:

■ Количество бит в сетевом префиксе

■ Реальный битовый шаблон, присвоенный как сетевой префикс для организации

После этого маршрутизатор может направлять трафик в организацию, используя единственную строку из своей таблицы маршрутизации. Такой механизм называется маршрутизацией бесклассовых доменов Интернета (Classless Internet-Domain Routing — CIDR).

Неиспользуемые части пространства номеров класса А могут быть поделены аналогичным способом. Организации должна быть присвоена строка бит как сетевой префикс, а оставшиеся биты можно применять для номеров систем этой организации. Все, что нужно,— это провести работу по включению длины сетевого префикса в информацию о маршрутизации.

Маршрутизация Интернета является более эффективной благодаря делегированию больших адресных блоков провайдерам. Далее провайдер присваивает подблоки адресов своим клиентам. Трафик маршрутизируется к провайдеру с помощью выделенного тому префикса блока. Затем провайдер использует более длинный префикс для маршрутизации трафика к своим клиентам.

Например, провайдеру может быть выделен блок, начинающийся с 10-битового префикса 11000001 11, а одному из клиентов можно присвоить блок, начинающийся с 16-битового префикса 11000001 11011111.

5.20 Необходимость следующего поколения протокола IP

Внедрение бесклассовых адресов суперсетей и бесклассовой маршрутизации стало последней точкой в совершенствовании и использовании текущей схемы адресации протокола IP.

В начале разработки адресов IP никто не мог предположить, что развитие технологий приведет к появлению компьютеров на рабочих местах, в квартирах, что сами компьютеры станут бытовыми приборами, а сети соединят их всех. Текущая схема адресации неудобна и неадекватна выполняемым функциям.

В отличие от иерархической структуры телефонных номеров адреса были разработаны без использования кодов стран или областей, что делает маршрутизацию достаточно сложной. Маршрутизаторы региональных сетей должны хранить сведения о десятках тысяч отдельных сетей.

Для решения данных проблем был разработан протокол IP версии 6 (Next Generation), обеспечивающий новые пути в использовании компьютеров и сетей (эта версия рассматривается в главах 22 и 23).

5.21 IP-адреса, интерфейсы и множественное пребывание

Идентификация сетей и подсетей в IP-адресе имеет много достоинств:

■ Упрощается работа по присваиванию адресов. Блок адресов можно делегировать для администрирования в отдельной сети или подсети.

■ Сокращаются таблицы маршрутизации, которые содержат только краткий список сетей и подсетей, а не список всех хостов интернета.

■ Упрощается маршрутизация. Просмотр номеров сетей и подсетей выполняется быстрее и эффективнее.

Это важные достоинства, но существуют и важные следствия применения такой адресной схемы. Рассмотрим рис. 5.12. Маршрутизатор имеет три различных интерфейса, а соединен с двумя локальными сетями и выделенной линией.

Рис. 5.12. Присвоение IP-адресов интерфейсом

Маршрутизатор соединен с внутренними сетями 128.36.2 и 128.36.18, а также с внешней сетью 193.92.45. Так каков же будет IP-адрес этого маршрутизатора?

Ответ прост: системы не имеют IP-адресов — адреса присваиваются интерфейсам этих систем. Каждый интерфейс имеет IP-адрес, начинающийся с номера сети или подсети, подключенной к локальной или региональной сети. В нашем случае маршрутизатор имеет три интерфейса и три IP-адреса.

Хост также может подключаться более чем к одной сети или подсети. На рис. 5.12 хост имеет интерфейсы для двух сетей Ethernet и два IP-адреса: 128.36.2.51 и 128.36.5.17.

Системы, подключенные более чем к одной подсети, называются многоадресными (multihomed). (Отметим, что в WWW этот же термин означает размещение на одном сервере нескольких сайтов и обычно переводится как "множественное присутствие". — Прим. пер.) Многоадресный хост вносит определенные сложности в маршрутизацию IP. Данные к такому хосту направляются по разным путям, в зависимости от выбранного для коммуникации IP-адреса. Было бы более приемлемо связать с таким хостом несколько имен, соответствующих различным интерфейсам. Например, пользователи локальной сети 128.36.2 могут взаимодействовать с иным именем хоста, чем пользователи локальной сети 128.36.5 (см. рис. 5.12).

Вопреки недостаткам многоадресных хостов, включение в адрес идентификаторов сетей и подсетей существенно улучшает эффективность маршрутизаторов и позволяет легко расширять сети интернета, работающие по протоколу TCP/IP.

5.22 Конфигурирование адресов и масок подсети

Как мы уже знаем, пользовательский интерфейс конфигурирования TCP/IP различается на разных хостах. В системе tigger команда ifconfig используется для установки или просмотра связанных с интерфейсом параметров. Ниже показаны параметры Ethernet интерфейса 0 (le0):

> ifconfig lе0

le0: flags = 63 <UP,BROADCAST,NOTRAILERS,RUNNING>

     inet 128.121.50.145 netmask ffffff00 broadcast 128.121.50.255

IP-адрес интерфейса — 128.121.50.145. Маска подсети выведена в шестнадцатеричном формате (ffffff00). Адресом широковещательной рассылки в этой подсети является 128.121.50.255.

Эта же сведения были введены через меню Chameleon. Например, раскрывающееся меню служит для конфигурирования IP-адреса (см. рис. 5.13).

Рис. 5.13. Конфигурирование IP-адреса через меню

5.23 Взаимосвязь имен и адресов

Посмотрев на имя системы (fermat.math.yale.edu) и ее IP-адрес в нотации с точками (128.36.23.3), можно подумать, что части имени соответствуют номерам в нотации с точками. Однако на самом деле между ними нет никакой связи.

Действительно, иногда системам локальной сети присваивают имена, которые выглядят как соответствующие иерархии адресов. Однако:

■ В той же локальной сети могут находиться имена, полностью нарушающие это правило.

■ Хосты со сходной структурой имен могут располагаться в различных локальных сетях или различных сетях других типов.

Для примера рассмотрим следующие имена и адреса:

macoun.cs.yale.edu 128.36.2.5

bulldog.cs.yale.edu 130.132.1.2

Адреса отражают сетевую точку подключения и ограничены в расположении, а имена систем, напротив, не зависят от физического подключения к сети.

Организации могут расширять свои домены именами, подобными chicago.sales.abc.com или newyork.sales.abc.com. Соответствующие компьютеры могут располагаться в указанных городах (Чикаго или Нью-Йорке).

Трафик направляется в системы на основе адресов, а не имен, и адрес системы всегда определяется перед отправкой на нее данных. Следовательно, организации свободны в выборе гибкой схемы именования, которая будет лучше удовлетворять заданным требованиям.

5.24 Протокол ARP

Перед тем как датаграмма будет передана с одной системы локальной сети на другую, она будет обрамлена заголовком и завершающей частью кадра. Кадр доставляется на сетевой адаптер, физический адрес которого совпадает с физическим адресом назначения из заголовка кадра.

Таким образом, для доставки датаграммы в локальной сети нужно определить физический адрес узла назначения.

Хорошо, что существует процедура автоматического определения физических адресов. Протокол разрешения адресов (Address Resolution Protocol — ARP) обеспечивает метод динамической трансляции между IP-адресом и соответствующим физическим адресом на основе широковещательных рассылок.

Система локальной сети самостоятельно использует ARP для исследования информации о физических адресах (сетевой администратор при необходимости может вручную ввести в таблицу ARP постоянный элемент для такой трансляции). Когда хосту нужно начать коммуникацию со своим локальным партнером, он ищет IP-адрес партнера в таблице ARP, которая обычно располагается в оперативной памяти. Если для нужного IP-адреса не находится требуемого элемента таблицы, хост посылает широковещательный запрос ARP, содержащий искомый IP-адрес назначения (см. рис. 5.14).

Рис. 5.14. Поиск физического адреса системы

Целевой хост узнает свой IP-адрес и читает запрос. После этого он изменяет собственную таблицу трансляции адресов, включая в нее IP-адрес и физический адрес отправителя широковещательной рассылки, и, наконец, посылает ответ, содержащий аппаратный адрес своего интерфейса.