1 Тема : IP-адресация TCP/IP-желілерде адрестеу ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ Қ.И. СӘТБАЕВ АТЫНДАҒЫ ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ ТЕХНИКАЛЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ Ақпараттық технологиялар (кафедра) “Компьютерлік желілер” Дәріс _6
TCP/IP хаттамалар стегі арналық және физикалық деңгейлерде түрлі технологиялармен құрылған жеке ішкіжелілерді (Ethernet, Token Ring, FDDI, ATM, X.25 және т.б.) ортақ құрама желіге біріктіруге арналған. Төменгі деңгейдің әрбір технологиясы өзінің адрестеу сұлбасын ұсынады. Сондықтан, желіаралық деңгейде құрамажелі құрамына кіретін әрбір түйінді ерекше идентификациялауға мүмкіндік беретін ортақ адрестеу әдісі керек. Мұндай әдіс ретінде TCP/IP-желілерінде IP-адрестеу болып табылады. Құрама желіде IP-адресі бар түйін хост (host) деп аталады.
Құрама желіге мысал ретінде – халықаралық почталық адрестеу жүйесін алуға болады. Желілік деңгей ақпараты – ол хаттың адресіне қосылған және жер шарының мыңдаған тілдерінің бірінде, мысалы қытай тіліндежазылған елдің индексі. Егер бұл хат көптеген елдерден өтуі керек болса да, қытай тілін білмейтін почта қызметкерлері өздеріне түсінікті адресат елдің индексі арқылы, қысқа мерзімде жеткізу үшін хатты қандай елдер арқылы өткізу керектігін анықтай алады. Хат адресат елге жеткен сон, оны сол тұрғылықты жердің қызметкерлері тұрғылықты жердің тілінде жазылған деректерді оқып, қаласы, көшесі, үйдің номері, адресаттын фамилиясы көрсетілген нақты адрес арқылы хатты жеткізеді.
IP-адрестер (IP address) IP-дестелер (пакеттер) деп аталатын хабарларды тасымалдайтын желілік деңгей негізінде құрылған адрестердің негізгі типі. Бұл адрестер ондық санау жүйесінде жазылған және нүктелермен бөлектенген 4 байттан тұрады, мысалы 117.52.9.44. IP хаттамасында түйін номері түйіннің жергілікті адресіне тәйелсіз түрде тағайындалады. Бағдарғылауыш (маршрутизатор) анықтама бойынша бірден бірнеше желіге кіреді. Сондықтан, бағдарғылауыштың әрбәр портының өзінің жеке IP-адресі болады. Ақырғы түйінде бірнеше IP-желіге кіре алады. Бұл жағдайда компьютерде желілік бейімдеуіштердің (адаптерлердің) санына тең бірнеше IP-адрестер болуы керек. Сонымен, IP-адрес жеке компьютерді немесе бағдарғылауышты (маршрутизаторды) сипаттамайды, ол бір желілік бірігуді толығымен сипаттайды.
Символдық домендық атаулар (domain name) IP-адрестерді бейнелеуді ыңғайлы ету үшін керек. Адамға сандық түрде берілген IP-адрестерді есінде сақтау қиын болғандықтан, DNS (Domain Name System) арнайы қызмет қадыптастырылған, ол IP-адрестер мен символдық домендық атаулар арасында сәйкестіктер орнатады, мысалы, www.rambler.ru. DNS және символдық атаулар туралы нақтырақ 5-дәрісте қарастырылады. IP-адрестің құрылымы IP-адрес 32-разрядтық екілік саннан тұрады, және откет деп аталатын 8 биттен тұратын бөліктерге бөлінген, мысалы: 00010001 11101111 00101111 01011110
Әдетте IP-адрестер төрт ондық откеттер түрінде жазылады және нүктелермен бөлектенеді. Сонымен жоғарыда келтірілген IP-адресті келесі формада жазуға болады: 17.239.47.94. Айта кету керек, откеттердің максималды мәні 111111112 (екілік санау жүйесі) шамасына тең, ол ондық санау жүйесінде 25510 мәніне тең. Сондықтан, құрамында бір откеттің шамасы осы саннан асса, онда бұл IP-адрест дұрыс емес деп саналады. Мысалы: 172.16.123.1 – дұрыс адрес, 172.16.123.256 – дұрыс емес, өйткені 256 саны шектік диапазоннан асып кеткен. IP-адрес екі логикалық бөліктнен тұрады – ішкіжелі номерлері (ID1ішкіжелінікі) және осы ішкіжелі түйінінің номері (ID хостікі). Бір ішкіжүйеден екіншісіне десте (пакет) тасымалдау кезінде ішкіжелінің ID түйін номері қолданылады. Десте ішкіжүйеннің тиісті жеріне келгенде хост ID-сы осы ішкіжүйе аясындағы нақты бір түйінді көрсетеді.
Ішкіжүйе ID-ін жазу үшін IP-адрестің түйін номерін жазу өрісіне нөльдерді жазу керек. Мысалы, егер IP-адрестегі 172.16.123.1 бірінші екі байт ішкіжелі номеріне берілген болса, қалған екі байт түйін номеріне берілген, онда номерлер келесідей жазылады: Ішкіжелі ID-і: 172.16.0.0. Хост ID-і: 0.0.123.1. Түйін номерін (немесе ішкіжүйе номерін) бейнелеу үшін берілген разрядтар санына қарап, қарапайым ереже бойынша түйіндердің (немесе ішкіжүйенің) жалпы санын анықтауға болады: егер түйіннің номерін бейнелеуге арналған разрядтар саны N мәніне тең болса, онда түйіндердің жалпы саны 2N – 2 мәніне тең болады. Барлық разрядтары нөльдерге және бірге тең адрестер ерекше болып табылады және де аранайы мақсаттарда (төменде нақтырақ қарастырылады) қолданылатындықтан, екі түйін алынып тасталады.
Мысалы, қандайда бір ішкіжүйедегі түйін номері үшін екі байт берілсе (16 бит), онда мұндай ішкіжүйедегі түйіндердің жалпы саны: 216 – 2 =65534 түйін. IP-адрестің қандай бөлігі ішкіжүйенің ID-сіне, қандай бөлігі хостың ID-сіне жауап беретінін анықтау үшін екі әдіс қолданылады: класстар көмегін және бетперделер (маскілер) көмегіне жүгінеді. Ортақ қағида: ішкіжүйенің ID номеріне IP-адрестің бірінші бірнеше биті беріледі, ал қалған биттері хостың ID номерін белгілеу үшін қолданылады.
IP-адрестер классы IР-адрестердің бес классы бар: A, B, C, D және E (3.1-суретке қараңыз). Адрестің қандай классқа жататын IP-адрестің бірінші биттерінен анықтауға болады. Желілерді класстарға жіктеу RFC 791 (IP хаттамаларын баяндау құжаты) құжатында баяндалған. Мұндай бөлудегі мақсат - үлкен желілердің (А классының) санын азайту, орташа желілердің (В классы) санын тым төмендету және кіші желілердің (С классы) көбейту
Сурет 3.1. IP-адрес тер класстары
Егер адрес « 0 » - ден басталса, онда желі А классына жатады және желі номерін бір байт көрсетеді, ал қалған үш байт желідегі түйін номерін көрсетеді. А классының желілері 1-ден 126 шамасындағы диапазонда номерленеді. А классындағы номерлер көп емес, бірақ та, оларда түйіндердің саны 224 – 2, яғни 16 777 214 түйіндерге жетуі мүмкін. Егер адрест ің екі бірінші бит 10 мәніне тең болса, онда ол В классына жатады. В классындағы желілерде желінің номеріне және түйіннің номеріне 16 бит тен беріледі, яғни 2 байт т а н. Сонымен, В классындағы желілер максималды түйіндер саны 216 – 2, яғни 65 534 болатын орташа көлемді желілер болып табылады.
Егер адрес 110 тізбегінен басталса, онда бұл С классының желісі болып саналады. Бұл жағдайда желі номеріне 24 бит беріледі, ал түйін номеріне 8 бит беріледі. Бұл класс желілері кеңінен таралған, мұнда түйіндер саны 28 – 2, яғни 254 түйіндермен шектелген. 1110 тізбегімен басталатын адрес топтық адрес (multicast). Мұндай адресі бар десте (пакет) осы адрес тағайындалған барлық түйіндерге бағытталады. Е классының адрестері қазіргі кездерде қолданылмайды (болашақта қолданылу үшін резервтелген). Түрлі класстар адрестерінің сипаттамалары төмендегі кестеде берілген.
Мұндай протоколдар дейтаграммды протоколдар деп те аталады. Жіберуші бірінші хабарды дайын болғанда жібереді. Байланыс орнату кезінде мәліметтер жүктеу балансын қамтамасыз ету және қабылдамаған түйіндерді айналып өту үшін пакеттерге бөлініп, бөлек бағыттылуы (маршрутталуы) мүмкін. Байланыс құрушы әдісінің кемшілігі оның шығындарының үлкендігінде. Ең төменгі деңгейден бастап OSI моделінің барлық деңгейлерінің функцияларын қарастырайық.
Жел ілерді класстарға бөліп қарастыру, Интернеттің даму барысында желілерді ішкіжүйелерге бөлу мәселелерінде оңтайлы шешімдер берді. 90-шы жылдары ішкіжелілер санының өсуіне байланысты IP-адрестердің жетіспеушілігі байқалды. Бұл адресстеуді класстың сұлба бойынша үлестірудің тиімді болмауына байланысты болды. Мысалы, ұйымға мыңдаған IP-адрестер керек болса, онда В классындағы желі бөлініп, 64534 адрестер қолданылмай калатын. Бұл мәселені шешудің екі негізгі әдісі бар: 1) бетперделерді (маскілерді) (RFC 950) қолдана отырып, ішкіжелілерді тиімді түрде бөлу сұлбасы; 2) 6 (IPv6) нұсқасындағы IP хаттамасын қолдану.
Бетперделерді (маскілерді) қолдану Ішкіжелі бетпердесі (маскасы) (subnet mask) – бұл IP-адреспен жұптасып қолданылатын сан; бетперденің (маскінің) екілік жазбасының кейбір разрядтары бірліктерден тұрады, бұл бірлік разрядтар IP-адресте желі номерін бейнелеу үшін қолданылатын разрядтар. Желілердің стандарттық класстары үшін бетперделер (маскілер) келесі мәндерге ие: • А клас ы – 11111111. 00000000. 00000000. 00000000 (255.0.0.0); • В клас ы – 11111111. 11111111. 00000000. 00000000 (255.255.0.0); • С клас ы – 11111111. 11111111. 11111111. 00000000 (255.255.255.0).
Ішкіжелі бетпердесі (маскісі) IP-адрес сияқты жазылады, мысалы 255.255.255.0, немесе IP-адрес пен бірге бетперде (маскі) жазбаларында бірлік разрядттарды көрсету арқылы жазылады, мысалы 192.168.1.1/24, яғни бетпердеде (маскіде) 24 бірлік бар (255.255.255.0). Бетперделерді қолдану кезінде класстарды қолданбауға болады. Мысал. 17.239.47.94 IP-адрес і берілген болсын, ішкіжелі бетпердесі (маскісі) 255.255.0.0 ( басқаша жазылу формасы : 17.239.47.94/16). Екі адрестеу сұлбасында (схемасында) да ішкіжелінің ID номерін және хостың ID номерін анықтау керек. 1) Кластарды қодану арқылы адрестеу. Бұл жағдайда IP-адрестің екілік жазбасы келесідей болады: 00010001. 11101111. 00101111. 01011110 Бірінші бит нөлге тең болғандықтан, адрес А класына жатады. Сонымен, бірінші байт ішкі желінің ID номеріне жауап берсе, қалған үш байт хостың ID номерін көрсетеді : Ішкіжелі ID номері : 17.0.0.0. Хост ID номері : 0.239.47.94.
2) Бетперделерді (маскілерді) қолданып адрестеу. Ішкіжелінің IP-адресін және бетпердесін (маскісін) екілік түрде жазамыз: IP- address : 17.239.47.94 = 00010001. 11101111. 00101111. 01011110 Subnet mask : 255.255.0.0 = 11111111. 11111111. 00000000. 00000000 Ішкіжелі бетпердесі (маскісі) анықтамасын еске түсірейік : бетпердеде 1- ге тең биттерді, яғни бірінші екі байтты ішкіжелі номері ретінде интерпретациялаймыз. IP-адрестің қалған бөлігі осы ішкіжелідегі түйіннің номері болады. Ішкіжелі ID номері: 17.239.0.0. Хост ID номері: 0.0.47.94. Ішкіжелі номерін басқаша әдіспен алуға да болады, мысалы, IP-адреске және бетпердеге (маскіге) AND логикалық көбейту операциясын қолдану арқылы:
Бетперделерде (маскілерде) желі номерінің шекарасын анықтайтын бірліктер тізбегі міндетті түрде 8 еселік болуы керек емес. Мысал. 192.168.89.16 IP-адресі берілсін, ішкіжелі бетпердесі (маскісі) 255.255.192.0 (басқаша формада жазылуы: 192.168.89.16/18). Ішкіжелінің ID номерін және хостың ID номерін анықтау керек. AND операциясын қолданамыз :
Түйін номерін алу үшін ішкіжелі номерлеріне жауап беретін биттерге нөл қою керек : Host ID: 00000000. 00000000. 00011001. 00010000 = 0.0.25.16. Жауап : Ішкіжелі ID номері = 192.168.64.0, хост ID номері = 0.0.25.16. Бетперделер (маскілер) үшін маңызды қағида бар : бірліктер немесе нөлдіктер тізбектерінде үзілулер болмауы тиіс. Мысалы, келесі түрдегідей ішкіжелі бетпердесі (маскісі) болмайды : 11111111. 11110111. 00000000. 00001000 (255.247.0.8), өйткені, бірліктер мен нөлдіктер тізбектілігінде үзілістер бар. Бетперделер (маскілер) көмегімен әкімші қызмет ұсынушылардан қосымша желі номерлерін талап етпей ақ, өзінің желісін құрылымдай алады. Мысал. Қандай да бір ұйымға В класындағы желі берілсін делік: 160.95.0.0 (3.2-сурет).
Сурет 3.2. В класындағы желі ішкіжелілерге бөлінбей тұрғанда Мұндай желіде 65534 санына дейін түйіндер қолданыла алады. Алайда, әрқайсысы түйіндер саны 254 шамасынан аспайтын 3 тәуелсіз желіні ұйымдастыру керек. Бұл жағдайда ішкіжелілерге бөлуді бетперделер (маскілер) көмегімен іске асыруға болады. Мысалы, 255.255.255.0 бетпердесін (маскісін) қолданғанда адрестің үшінші байты ішкіжелі номерін анықайтын болады, ал төртінші байт – түйін нөмерін көрсетеді (3.3-суретті қара).
Сурет 3.3. В класындағы желі ішкі желілерге бөлгеннен кейін
Сыртқы желілердегі (Интернеттегі) бағдарғылауыштар (маршрутизаторлар) 160.95.0.0 желісінің ішкіжелілерге бөлінгені туралы «ештеңе білмейді», барлық дестелер (пакеттер) ұйымның бағдарғылауышына (маршрутизаторына) бағытталады, ол өз алдына дестелерді қажетті ішкі ішкіжелілерге жібереді.
Бақылау сұрақтары 1. Хост дегеніміз не? 2. TCP/IP стегінде қолданылатын адрестер түрлерін және мысалдарын келтіріңіз. 3. Желілік әкімшілеу мен жүйелік әкімшілеу айырмашылығы қандай. 4. С класындағы желілерде мүмкін болатын адрестер диапазоны қандай. 5. Host ID- ын анықтаңыз: 00000000. 00000000. хххххххх.хххххххх = 0.0.26.14. 6. IP-address: 17.239.45.54 = хххххххх. хххххххх. хххххххх. хххххххх өзіңіз анықтаңыз.
