Соглашения о специальных адресах: broadcast, multicast, loopback

В протоколе IP существует несколько соглашений об особой интерпретации IP-адресов:

• если IР-адрес состоит только из двоичных нулей,

0 0 0 0 ................................... 0 0 0 0

то он обозначает адрес того узла, который сгенерировал этот пакет;

• если в поле номера сети стоят 0,

0 0 0 0 .......0

Номер узла

то по умолчанию считается, что этот узел принадлежит той же самой сети, что и узел, который отправил пакет;

• если все двоичные разряды IP-адреса равны 1,

1 1 1 1 .........................................1 1

то пакет с таким адресом назначения должен рассылаться всем узлам, находящимся в той же сети, что и источник этого пакета. Такая рассылка называется ограниченным широковещательным сообщением (limited broadcast);

• если в поле адреса назначения стоят сплошные 1,

Номер сети

1111................11

то пакет, имеющий такой адрес рассылается всем узлам сети с заданным номером. Такая рассылка называется широковещательным сообщением (broadcast);

• адрес 127.0.0.1 зарезервирован для организации обратной связи при тестировании работы программного обеспечения узла без реальной отправки пакета по сети. Этот адрес имеет название loopback.

Уже упоминавшаяся форма группового IP-адреса - multicast - означает, что данный пакет должен быть доставлен сразу нескольким узлам, которые образуют группу с номером, указанным в поле адреса. Узлы сами идентифицируют себя, то есть определяют, к какой из групп они относятся. Один и тот же узел может входить в несколько групп. Такие сообщения в отличие от широковещательных называются мультивещательными. Групповой адрес не делится на поля номера сети и узла и обрабатывается маршрутизатором особым образом.

В протоколе IP нет понятия широковещательности в том смысле, в котором оно используется в протоколах канального уровня локальных сетей, когда данные должны быть доставлены абсолютно всем узлам. Как ограниченный широковещательный IP-адрес, так и широковещательный IP-адрес имеют пределы распространения в интерсети - они ограничены либо сетью, к которой принадлежит узел - источник пакета, либо сетью, номер которой указан в адресе назначения. Поэтому деление сети с помощью маршрутизаторов на части локализует широковещательный шторм пределами одной из составляющих общую сеть частей просто потому, что нет способа адресовать пакет одновременно всем узлам всех сетей составной сети.

Важным элементом разбиения адресного пространства являются подсети. Подсеть - это подмножество сети, не пересекающееся с другими подсетями. Это означает, что сеть организации (скажем, сеть класса С) может быть разбита на фрагменты, каждый из которых будет составлять подсеть. Реально, каждая подсеть может соответствовать физической локальной сети (например, сегменту Ethernet).

Количество разрядов адреса подсети может быть различным и определяется маской сети. Маска сети также является 32-х разрядным двоичным числом. Разряды маски имеют следующий смысл:

1. если разряд маски равен 1, то соответствующий разряд адреса является разрядом адреса подсети;

2. если разряд маски равен 0, то соответствующий разряд адреса является разрядом хоста внутри подсети.

Все единичные разряды маски (если они есть) находятся в старшей (левой) части маски, а нулевые (если они есть) – в правой (младшей).

Исходя из вышесказанного, маску часто записывают в виде числа единиц в ней содержащихся.

255.255.248.0 (11111111.11111111.11111000.00000000) – является правильной маской подсети (/21),

а 255.255.250.0 (11111111.11111111.11111010.00000000) – является неправильной, недопустимой.

Нетрудно увидеть, что максимальный размер подсети может быть только степенью двойки (двойку надо возвести в степень, равную количеству нулей в маске).

При передаче пакетов используются правила маршрутизации, главное из которых звучит так:

«Пакеты участникам своей подсети доставляются напрямую, а остальным – по другим правилам маршрутизации».

Таким образом, прежде чем отправлять пакет, требуется определить, является ли получатель членом нашей подсети или нет.

Определение диапазона адресов подсети можно произвести из определения понятия маски:

1. те разряды, которые относятся к адресу подсети, у всех хостов подсети должны быть одинаковы;

2. адреса хостов в подсети могут быть любыми.

То есть, если наш адрес 192.168.200.47 и маска равна /20, то диапазон можно посчитать:

11000000.10101000.11001000.00101111 – адрес

11111111.11111111.11110000.00000000 – маска

11000000.10101000.1100ХХХХ.ХХХХХХХХ – диапазон адресов

где 0,1 – определенные значения разрядов, Х – любое значение,

Что приводит к диапазону адресов:

от

11000000.10101000.11000000.00000000 (192.168.192.0)

до

11000000.10101000.11001111.11111111 (192.168.207.255)

Следует учитывать, что некоторые адреса являются запрещенными или служебными и их нельзя использовать для адресов хостов или подсетей. Это:

самый первый адрес в подсети - является (условно) общим адресом подсети.

самый последний адрес в подсети - является широковещательным (броадкастовым) адресом для подсети

127 в первом байте (внутренняя петля – этот адрес имеется в каждом хосте и служит для связывания компонентов сетевого уровня).

Поэтому доступный диапазон адресов будет несколько меньше.