Школа Geek: изучение Windows 7 — основы IP-адресации

Основы ИС

Когда вы отправляете письмо по обычной почте, вы должны указать адрес человека, которому вы хотели бы получить письмо. Аналогичным образом, когда один компьютер отправляет сообщение другому компьютеру, ему необходимо указать адрес, на который должно быть отправлено сообщение. Эти адреса называются IP-адресами и обычно выглядят примерно так:

192.168.0.1

Эти адреса являются адресами IPv4 (Internet Protocol Version 4) и, как и большинство вещей в наши дни, они представляют собой простую абстракцию относительно того, что на самом деле видит компьютер. Адреса IPv4 являются 32-разрядными, что означает, что они содержат комбинацию из 32 единиц и нулей. Компьютер увидит адрес, указанный выше, как:

11000000 10101000 00000000 00000001

Примечание. Каждый десятичный октет имеет максимальное значение (2 ^ 8) — 1, равное 255. Это максимальное количество комбинаций, которое может быть выражено с использованием 8 битов.

Если вы хотите преобразовать IP-адрес в его двоичный эквивалент, вы можете создать простую таблицу, как показано ниже. Затем возьмите одну часть IP-адреса (технически называемую октет), например 192, и переместитесь слева направо, проверяя, можете ли вы вычесть число в заголовке таблицы из своего десятичного числа. Есть два правила:

• Если число в заголовке таблицы меньше или равно вашему номеру, пометьте столбец цифрой 1. Тогда ваш новый номер станет числом, которое вы вычли из числа в заголовке столбца. Например, 128 меньше, чем 192, поэтому я помечаю столбец 128 с 1. После этого у меня остается 192 — 128, что составляет 64.
• Если число больше, чем у вас есть, отметьте его 0 и продолжайте.

Вот как это будет выглядеть с использованием нашего примера адреса 192.168.0.1

128	64	32	16	8	4	2	1
1	1	0	0	0	0	0	0
1	0	1	0	1	0	0	0
0	0	0	0	0	0	0	0
0	0	0	0	0	0	0	1

В приведенном выше примере я взял наш первый октет из 192 и пометил столбец 128 с 1. Я был оставлен с 64, что совпадает с числом второго столбца, поэтому я также пометил его 1. Теперь у меня осталось 0 с 64 — 64 = 0. Это означало, что остальная часть строки была все нули.

Во втором ряду я взял второй октет, 168. 128 меньше 168, поэтому я пометил его 1 и оставил 40. Тогда 64 был больше 40, поэтому я пометил 0. Когда я перешел в в третьем столбце 32 было меньше 40, поэтому я пометил его 1 и оставил 8. 16 больше 8, поэтому я пометил 0. Когда я добрался до столбца 8, я пометил 1, что оставило меня с 0, поэтому остальные столбцы были отмечены 0.

Третий октет был 0, и ничто не может войти в 0, поэтому мы пометили все столбцы нулем.

Последний октет был 1 и ничто не может войти в 1, кроме 1, поэтому я пометил все столбцы 0, пока мы не добрались до столбца 1с, где я отметил его 1.

Маски подсети

Примечание. Маскировка подсетей может быть очень сложной, поэтому в рамках этой статьи мы обсудим только классные маски подсетей.

IP-адрес состоит из двух компонентов: сетевого адреса и адреса хоста. Маска подсети — это то, что используется вашим компьютером для разделения вашего IP-адреса на сетевой адрес и адрес хоста. Маска подсети обычно выглядит примерно так.

255.255.255.0

Который в двоичном виде выглядит так.

11111111.11111111.11111111.00000000

В маске подсети биты сети обозначены 1, а биты хоста обозначены 0. Из приведенного выше двоичного представления видно, что первые три октета IP-адреса используются для идентификации сети, к которой принадлежит устройство, а последний октет используется для адреса хоста.

Учитывая IP-адрес и маску подсети, наши компьютеры могут определить, находится ли устройство в одной сети, выполнив побитовую операцию И. Например, скажите:

• computerOne хочет отправить сообщение на компьютер два.
• computerOne имеет IP-адрес 192.168.0.1 с маской подсети 255.255.255.0
• computerTwo имеет IP-адрес 192.168.0.2 с маской подсети 255.255.255.0

Сначала computerOne вычислит побитовое И для своего собственного IP-адреса и маски подсети.

Примечание. При использовании побитовой операции И, если оба соответствующих бита равны 1, результат равен 1, в противном случае — 0.

11000000 10101000 00000000 00000001
11111111 11111111 11111111 00000000

11000000 10101000 00000000 00000000

Затем он вычислит побитовое И для компьютера.

11000000 10101000 00000000 00000010
11111111 11111111 11111111 00000000

11000000 10101000 00000000 00000000

Как видите, результаты побитовых операций одинаковы, что означает, что устройства находятся в одной сети.

Классы

Как вы уже, наверное, догадались, чем больше сетей (1) в вашей подсети маскирует, тем меньше хостов (0) вы можете иметь. Количество хостов и сетей, которые вы можете иметь, разделено на 3 класса.

	сети	Маска подсети	сети	Хосты
Класс А	1-126.0.0.0	255.0.0.0	126	16 777 214
Класс б	128-191.0.0.0	255.255.0.0	16 384	65 534
Класс С	192-223.0.0.0	255.255.255.0	2 097 152	254

Зарезервированные Диапазоны

Вы заметите, что диапазон 127.xxx опущен. Это потому, что весь диапазон зарезервирован для того, что называется вашим адресом обратной связи. Ваш адрес обратной связи всегда указывает на ваш собственный компьютер.

Диапазон 169.254.0.x также был зарезервирован для чего-то под названием APIPA, что мы обсудим позже в этой серии.

Частные IP-диапазоны

Еще несколько лет назад каждое устройство в Интернете имело уникальный IP-адрес. Когда IP-адреса начали исчерпываться, была введена концепция под названием NAT, которая добавила еще один уровень между нашими сетями и Интернетом. IANA решила, что они зарезервируют диапазон адресов для каждого класса IP:

• 10.0.0.1 — 10.255.255.254 из класса A
• 172.16.0.1 — 172.31.255.254 из класса B
• 192.168.0.1 — 192.168.255.254 из класса C

Затем вместо того, чтобы назначать каждому устройству в мире IP-адрес, ваш провайдер предоставляет вам устройство, называемое NAT-маршрутизатор, которому назначается один IP-адрес. Затем вы можете назначить IP-адреса устройствам из наиболее подходящего диапазона частных IP-адресов. Затем маршрутизатор NAT поддерживает таблицу NAT и прокси-соединение вашего подключения к Интернету.

Примечание. IP-адрес вашего маршрутизатора NAT обычно назначается динамически через DHCP, поэтому он обычно изменяется в зависимости от ограничений, установленных вашим интернет-провайдером.

Разрешение имени

Нам гораздо проще запомнить удобочитаемые имена, например FileServer1, чем запоминать IP-адрес, например 89.53.234.2. В небольших сетях, где не существует других решений по разрешению имен, таких как DNS, когда вы пытаетесь открыть соединение с FileServer1, ваш компьютер может отправить многоадресное сообщение (причудливый способ сказать, отправить сообщение каждому устройству в сети) спрашивая, кто такой FileServer1. Этот метод разрешения имен называется LLMNR (Link-Lock Multicast Name Resolution), и хотя он является идеальным решением для домашней сети или сети малого бизнеса, он плохо масштабируется, во-первых, потому что вещание тысячам клиентов займет слишком много времени, а во-вторых, потому что широковещательные сообщения обычно не пересекают маршрутизаторы.

DNS (система доменных имен)

Наиболее распространенный метод решения проблемы масштабируемости — использование DNS. Система доменных имен — это телефонная книга любой сети. Он сопоставляет понятные человеку имена компьютеров с их базовыми IP-адресами, используя гигантскую базу данных. Когда вы пытаетесь открыть соединение с FileServer1, ваш компьютер запрашивает ваш DNS-сервер, который вы указываете, кто такой FileServer1. Затем DNS-сервер ответит IP-адресом, к которому ваш ПК может подключиться. Это также метод разрешения имен, используемый крупнейшей сетью в мире: Интернет.

Изменение настроек вашей сети

Щелкните правой кнопкой мыши значок сетевых настроек и выберите «Открыть центр управления сетями и общим доступом» в контекстном меню.

Теперь нажмите на гиперссылку Изменить настройки адаптера в левой части.

Затем щелкните правой кнопкой мыши на сетевом адаптере и выберите «Свойства» в контекстном меню.

Теперь выберите Internet Protocol Version 4 и нажмите кнопку свойств.

Здесь вы можете настроить статический IP-адрес, выбрав переключатель «Использовать следующий IP-адрес». Вооружившись приведенной выше информацией, вы можете ввести IP-адрес и маску подсети. Шлюзом по умолчанию для всех целей и задач является IP-адрес вашего маршрутизатора.

В нижней части диалогового окна вы можете установить адрес вашего DNS-сервера. Дома у вас, вероятно, нет DNS-сервера, но у вашего маршрутизатора часто есть небольшой DNS-кеш, который перенаправляет запросы вашему провайдеру. Кроме того, вы можете использовать общедоступный DNS-сервер Google, 8.8.8.8.

Домашнее задание

• На сегодня нет домашнего задания, но оно было длинным, поэтому перечитайте его еще раз. Если вы все еще хотите получить дополнительную информацию, вы можете прочитать о продвинутой сетевой теме, называемой CIDR (бесклассовая междоменная маршрутизация).

Если у вас есть какие-либо вопросы, вы можете написать мне @taybgibb или оставить комментарий.