Текст книги "CCTV. Библия видеонаблюдения. Цифровые и сетевые технологии"

Автор книги: Владо Дамьяновски

сообщить о нарушении

Текущая страница: 31 (всего у книги 42 страниц)

– Однонаправленная передача (Unicasting) – доставка с одного узла сообщений, адресованных на другой единичный узел.

– Многоадресная передача (Multicasting) – при многоадресной доставке сообщений с узла отправляется пакет с особой групповой адресацией. Устройства, имеющие отношение к таким группам, регистрируются для получения пакетов, адресованных группе. Примером такого устройства может служить маршрутизатор, посылающий обновления всем остальным маршрутизаторам.

– Широковещательная рассылка – при широковещании узел рассылает пакеты, предназначенные для передачи, на все узлы, находящиеся в сети.

– Фреймы данных – Фреймы подобны предложениям в человеческом языке. В английском языке мы имеем правила для построения предложений и знаем, что каждое предложение должно состоять из подлежащего и сказуемого. Протокол Ethernet определяет набор правил для построения фреймов. Существуют точно определенные минимальные и максимальные размеры фреймов, а также требуемые порции информации, которые должны появляться во фрейме. Каждый фрейм, например, должен включать как адрес назначения, так и адрес источника данных с идентификацией получателя и отправителя сообщения.

Рис. 11.22. Иллюстрация к основным сетевым терминам

Рис. 11.23. Сетевые коммутаторы

Программное обеспечение сетей

Протоколы Интернет

Для того чтобы различные компьютеры могли взаимодействовать друг с другом через любую сеть, они должны иметь общий язык для понимания, иными словами, общий протокол. В контексте построения сетей термин «протокол» имеет отношение к набору правил, которые регулируют процесс передачи информации. Для компьютеров протоколы означают то же самое, что язык для человека. Так как эта книга переведена на русский язык, то для того чтобы ее понять, вам необходимо уметь читать по-русски, так же как для того чтобы прочесть оригинал, нужно уметь читать по-английски. Подобным же образом, для того, чтобы два устройства в сети могли успешно взаимодействовать, они должны понимать одни и те же протоколы.

Различные протоколы, являющиеся частью уровней 5, 6 и 7, используются в современном мире Интернета, и данная книга была бы неполной без их полного перечисления и краткого описания.

TCP/IP(Transmission Control Protocol / Internet Protocol)

Эти два набора протоколов являются самыми популярными среди остальных протокольных связок, используемых в сейчас в Интернете. После того как работы были профинансированы Управлением перспективного планирования оборонных научно-исследовательских работ США (DARPA), данный протокол был внедрен в середине 1970-х годов Стэнфордским университетом, а также фирмой Bolt Beranek and Newman (BBN). Впервые появился в составе версии BSD UNIX.

TCP является надежным протоколом, т. е. пакеты данных гарантированно доставляются на целевой объект в правильном порядке.

IP является основным протоколом набора TCP/IP. IP определяет средства идентификации и достижения целевого компьютера в сети. Компьютеры в IP-среде идентифицируются уникальными номерами, называемыми IP-адресами (объяснение будет дано далее в этой главе).

РРР (Point-to-Point Protocol)

Протокол для установления связи TCP/IP типа «точка-точка» в рамках как синхронных, так и асинхронных систем.

Протокол РРР обеспечивает соединение хоста с сетью или соединение двух маршрутизаторов. Он также обладает средствами защиты. РРР хорошо известен как протокол для соединения по обычным телефонным линиям, когда на обоих концах используются модемы. Данный протокол широко используется для соединения персональных компьютеров с сетью Интернет.

SUP (Serial Line Internet Protocol)

Протокол двухточечной связи используется при последовательном соединении и является предшественником протокола соединения «точка-точка» (РРР). Существует также усовершенствованная версия данного протокола, известная под названием CSLIP (IP-протокол последовательной линии со сжатием), который снижает количество служебных сигналов при соединении на основе SLIP-протокола посредством пересылки только содержимого заголовка, если это возможно, тем самым повышая скорость передачи пакетов.

FTP (File Transfer Protocol)

Протокол, дающий возможность передачи текста и бинарных файлов посредством каналов связи на базе протокола TCP. Протокол FTP предусматривает передачу файлов в соответствии со строгим механизмом разграничения прав доступа. На сегодняшний день это один из наиболее часто используемых протоколов в сети Интернет.

Telnet

Протокол эмуляции терминала, определенный стандартом RFC854 для использования при связи на базе TCP. Позволяет пользователям подключаться к удаленным хостам и использовать их ресурсы на локальном хосте.

SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)

Протокол, предназначенный для пересылки на удаленный сервер сообщений электронной почты, исходящих с локального хоста, на базе протокола TCP. Протокол SMTP определяет набор правил, которые позволяют двум программам отправлять и получать почту по сети. Протокол определяет структуру данных, которые будут доставлены с указанием информации об отправителе, получателе (или нескольких получателях), и, конечно, тело самого сообщения.

HTTP (Hyper Text Transport Protocol)

Протокол используется для передачи гипертекстовых страниц в рамках глобальной электронной сети WWW.

SNMP (Simple Network Management Protocol)

Простой протокол, которым определяются сообщения, имеющие отношение к управлению сетью.

При помощи протокола SNMP такие сетевые устройства, как маршрутизаторы, могут быть сконфигурированы удаленно любым хост-компьютером в локальной сети.

UDP (User Datagram Protocol)

Простой протокол, с помощью которого передаются пакеты данных на удаленный компьютер. UDP не гарантирует того, что пакеты будут получены в том же порядке, в каком они отправлялись. Фактически, этот протокол совсем не гарантирует доставку.

ARP (Address Resolution Protocol)

Для преобразования IP-адреса в физический адрес компьютер использует протокол переопределения адресов ARP при помощи которого транслируется сообщение-запрос, содержащее IP-адрес, на которое целевой компьютер отвечает уже с указанием исходного IP-адреса и присвоенного физического адреса.

NNTP (Network News Transport Protocol)

Протокол, используемый для пересылки сообщений службы передачи новостей USENET между клиентами этой службы и серверами USENET.

Семиуровневая эталонная коммуникационная модель OSI

В основе построения сетей лежит так называемая семиуровневая эталонная модель OSI. Сокращение OSI, предложенное в 1984 году Международной организацией по стандартизации (ISO), в обратном порядке можно прочитать как ISO, но на самом деле оно означает эталонную модель взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection).

Модель взаимодействия открытых систем OSI описывает, каким образом информация программного приложения с одного компьютера проходит через сетевую среду и доставляется программному приложению на другом компьютере. Модель OSI рассматривается как основная архитектурная модель для связи между компьютерами.

Идеей, лежащей в основе такой модели, является упрощение задачи передачи информации между сетевыми компьютерами и превращение такой передачи в легко управляемый процесс. Затем для каждого из семи уровней OSI назначается задача или группа задач.

Каждый из уровней является в достаточной степени автономным, поэтому задачи, определенные для каждого уровня, могут выполняться независимо друг от друга.

Сетевая архитектура OSI состоит из двух основных компонентов:

– абстрактная модель организации сетей (базовая эталонная модель, или семиуровневая модель);

– набор конкретных протоколов.

Компоненты OSI оказывают влияние на развитие протоколов сети Интернет, но не в большей мере, чем сама абстрактная модель, документально подтвержденная стандартом OSI 7498 и различными приложениями к нему. В данной модели система построения сети делится на несколько уровней. В рамках каждого уровня одна или более сущностей-объектов (прикладных частей) обеспечивают функциональность данного уровня. Каждая прикладная часть взаимодействует напрямую только с непосредственно нижележащим уровнем и обеспечивает средства для использования вышележащим уровнем. Протоколы дают возможность логическим объектам одного хоста взаимодействовать с соответствующим логическим объектом равного уровня на удаленном хосте.

Базовая эталонная модель OSI включает в себя семь уровней (от нижнего уровня к верхнему):

7 – Прикладной уровень

6 – Уровень представления

5 – Сеансовый уровень

4 – Транспортный уровень

3 – Сетевой уровень

2 – Канальный уровень

1 – Физический уровень

Рис. 11.24. Семь уровней модели OSI

Многие предпочитают перечислять уровни модели OSI, начиная от нижнего уровня 1 и заканчивая верхним уровнем 7, но на практике это не имеет значения, до тех пор пока мы считаем эти уровни главными строительными кирпичиками всей сетевой технологии.

Все семь уровней можно разделить на две группы: верхние и нижние уровни.

Верхние уровни модели OSI имеют дело с вопросами программного обеспечения и обычно реализуются только программно. Уровень 7 (прикладной уровень) находится ближе всего к пользователю, так как он представляет программное приложение, передающее информацию пользователю. В общих чертах, пользователь и процесс прикладного уровня взаимодействуют с программным приложением, которое содержит коммуникационный компонент.

Чем дальше мы спускаемся вниз по иерархической лестнице уровней, тем ближе мы подходим к физической среде передачи. Таким образом, нижние уровни модели OSI ближе находятся к аппаратному обеспечению (что, впрочем, не исключает и программное обеспечение) и отвечают за непосредственную транспортировку данных.

Нижний уровень находится ближе всего к физической среде передачи, то есть к сетевым интерфейсным картам и сетевые кабелям, которые и отвечают за передачу данных в сеть.

Теперь разберемся, за что отвечает каждый уровень, подробнее и начнем с самого нижнего уровня.

1. Физический уровень

Физический уровень описывает физические свойства различных сред передачи, а также электрические свойства и интерпретацию сигналов при обмене информацией. Например, этот уровень определяет характеристики кабеля для стандарта Ethernet, типы используемых разъемов и оконечную нагрузку.

Физический уровень отвечает за передачу, если так можно выразиться, «сырых» битов по линии связи. Среди многих задач, которые решаются на физическом уровне, есть такие, как необходимость согласования: когда передающая сторона отсылает бит 1, принимающая сторона должна получать его как 1, а не как 0. Для этого уровня характерны такие вопросы, как, например, какой уровень сигнала обозначает 0, а какой – 1? Сколько микросекунд длится передача одного бита? Может ли передача осуществляться одновременно в обоих направлениях? Как устанавливается начальное соединение? Как разрывается соединение, когда обе стороны закончили обмен информацией? Сколько контактов используется в разъеме для подключения к сети, и за что отвечает каждый контакт?

Эти и многие другие вопросы, которые относятся к физическому уровню, связаны в основном с электрическими, механическими и процедурными интерфейсами и физической средой передачи, которая находится под физическим уровнем. По сути, физический уровень относится к сфере компетенции электротехников.

2. Канальный уровень

Канальный уровень описывает логическую организацию битов данных, которые передаются в определенной среде. Этот уровень определяет упаковку, адресацию и коррекцию ошибок для фреймов Ethernet. Основной задачей канального уровня является преобразование «простых» коммуникационных средств физического уровня в линию связи, которая будет защищена от ошибок передачи уже на сетевом уровне. Чтобы решить эту задачу, отправляющая сторона разбивает весь поток данных, предназначенных к отправке, на блоки, которые называются фреймами данных (обычно размером несколько сотен байт). Затем отправляющая сторона последовательно передает эти фреймы и принимает фреймы, подтверждающие получение, от принимающей стороны. Поскольку физический уровень отвечает только за передачу потока битов и не обращает внимания на их структуру, то начало и конец фрейма определяются на канальном уровне. Это осуществляется за счет добавления к началу и концу фрейма данных определенных служебных последовательностей битов. Во избежание конфликтов данных необходимо, чтобы такие служебные последовательности битов не могли возникнуть в основном потоке данных. Кроме того, канальный уровень обеспечивает коррекцию ошибок при передаче между двумя соседними узлами.

Еще одна проблема, которая возникает на канальном уровне (а также и на большинстве других высших уровнях) заключается в том, что необходимо регулировать поток данных, чтобы медленный приемник не «захлебнулся» в потоке данных от более быстрого передатчика. Для этого используются различные способы управления потоком данных. Зачастую для удобства на этом уровне интегрируются коррекция ошибок и управление потоком данных.

Если линия связи может передавать информацию в двух направлениях, то возникает еще одна проблема, которая должна решаться на канальном уровне. Дело в том, что фреймы, подтверждающие получение данных, переданных от А к В, начинают состязаться за доступ к линии связи с фреймами данных, которые передаются от В к А. Здесь было разработано довольно хитроумное решение в форме одновременной передачи прямых и обратных фреймов.

3. Сетевой уровень

Сетевой уровень отвечает за то, каким образом с помощью серии обменов данными по различным каналам передачи информация может быть доставлена от узла одной сети к узлу другой сети. Этот уровень определяет адресацию и маршрутизацию сети Интернет. Основная проблема на этом уровне заключается в определении путей маршрутизации, по которым пакеты с данными идут от отправителя к получателю.

Маршрутизация пакетов может основываться на статических таблицах, которые жестко привязаны к сети и редко изменяются, также она может определяться каждый раз при начале нового обмена данными, например, при открытии терминальной сессии. Наконец, маршрутизация пакетов может быть динамической и определяться каждый раз по-новому для нового пакета, учитывая загрузку сетей.

Если в какой-то подсети одновременно скапливается много пакетов, то они будут мешать друг другу, вызывая перегрузку. Контроль перегрузки тоже осуществляется на сетевом уровне.

Поскольку операторы подсетей должны получать вознаграждение за свою работу, то очень часто на сетевом уровне ведется учет переданных пакетов. Обязательно учитывается количество пакетов или битов, посланных каждым пользователем, которые затем используются для взаимных расчетов между операторами. Когда пакет пересекает национальные границы стран с разными тарифами, взаимные расчеты между операторами сетей значительно усложняются.

Когда пакет данных отправляется из одной сети в другую, то возникает множество проблем. Системы адресации, которые используются в разных сетях, могут не совпадать. Одна сеть может отказать в приеме пакета из-за слишком большого размера, который в данной сети неприемлем. Также могут различаться протоколы, и есть много других проблем, но они должны решаться именно на сетевом уровне, который отвечает за взаимодействие разнородных сетей.

В широковещательных сетях проблема маршрутизации решается просто, поэтому здесь сетевой уровень достаточно тонок или вообще отсутствует.

4. Транспортный уровень

Транспортный уровень отвечает за качество и характер доставки данных. На этом уровне определяется, когда и как осуществляется повторная передача данных, чтобы осуществить гарантированный обмен данными. Основная функция транспортного уровня заключается в том, чтобы принять данные с сеансового уровня, при необходимости разбить их на меньшие фрагменты и передать их сетевому уровню, а затем проследить, чтобы все фрагменты информации дошли по назначению. Более того, все это должно быть сделано максимально эффективным способом, и нужно изолировать сеансовый уровень от неизбежных изменений технологий, использующихся в сетевом аппаратном обеспечении.

В обычных условиях транспортный уровень создает одно сетевое соединение для каждого транспортного соединения, которое требует сеансовый уровень. Если транспортное соединение должно осуществляться с высокой скоростью передачи данных, то транспортный уровень может создавать множество сетевых соединений, распределив поток данных между ними для повышения скорости передачи данных.

И наоборот, когда создание и поддержание сетевых соединений обходится дорого, транспортный уровень может мультиплексировать несколько транспортных соединений в одном сетевом соединении, чтобы уменьшить издержки. В любом случае требуется транспортный уровень, чтобы сделать мультиплексирование прозрачным для сеансового уровня.

Транспортный уровень также определяет тип сервиса, который предоставляется сеансовому уровню и, в конечном счете, пользователям сети. Наиболее популярным видом транспортного соединения является канал типа «точка-точка», свободный от ошибок, который доставляет пакеты в том порядке, в котором они посылаются. Впрочем, существуют и другие виды транспортных соединений, которые не гарантируют порядок доставки по нескольким адресатам. Тип сервиса определяется при установлении соединения.

Транспортный уровень является тем самым уровнем, который действительно связывает отправителя и получателя. Другими словами, программа, исполняющаяся на компьютере-отправителе, ведет обмен данными с аналогичной программой на компьютере-получателе, используя заголовки сообщений и служебные сообщения.

Многие хосты работают в многозадачном режиме, а это означает, что каждый из них одновременно устанавливает несколько соединений. Таким образом, требуется инструмент, позволяющий различать принадлежность сообщений к различным соединениям. Это можно делать с помощью транспортного заголовка.

Кроме мультиплексирования нескольких потоков сообщений в один канал, транспортный уровень должен уметь устанавливать и разрывать соединения по сети. Для этого требуется какой-либо способ присваивания имен, так чтобы процесс на одной машине мог описать то, с кем он собирается вести обмен данными. Также должен быть способ управления потоком данных, чтобы более быстрый хост не «затопил» потоком информации более медленный. Управление потоком данных здесь отличается от управления потоком данных между коммутаторами, но принципы используются те же.

5. Сеансовый уровень

Сеансовый уровень описывает организацию последовательностей данных, больших, чем пакеты, с которыми имеют дело нижние уровни модели OSI. Этот уровень определяет, каким образом пакеты запросов и ответов образуют пары при процедуре удаленного вызова. Сеансовый уровень позволяет пользователям на разных компьютерах устанавливать сеансы связи между ними. Сеанс позволяет получить обычное транспортное соединение, как на транспортном уровне, но также дает дополнительные сервисы, полезные в некоторых приложениях. Сеанс может использоваться для того, чтобы пользователь мог подключиться к удаленной системе с разделением времени или для передачи файла между двумя компьютерами.

Сеансовый уровень управляет диалогом между двумя устройствами. Сеансы позволяют передавать данные в обоих направлениях одновременно или по очереди. Если данные в каждом направлении нужно передавать по очереди, то сеансовый уровень может помочь отслеживать, чья очередь передавать данные.

Управление маркерами – еще один сервис, связанный с сеансовым уровнем. Для некоторых протоколов важно, чтобы одна и та же операция не выполнялась одновременно на двух компьютерах. Для этого используются маркеры на сеансовом уровне. Только та сторона, которая получила и удерживает маркер, может выполнять операцию, связанную с этим маркером.

Еще одним сервисом сеансового уровня является синхронизация. Представьте себе такую ситуацию, когда необходимо передать очень большой файл по сети. При этом среднее время передачи этого файла составляет 2 часа, а в сети происходят сбои с периодичностью в час. После каждого сбоя передача файла прерывается и начинается снова с самого начала. Чтобы избежать возникновения таких ситуаций сеансовый уровень предоставляет средства синхронизации, которые позволяют организовывать контрольные точки в длинных передачах, чтобы в случае сбоев вернуться к передаче от последней контрольной точки, а не с самого начала.

6. Уровень представления

Уровень представления характеризует синтаксис передаваемых данных. Этот уровень описывает то, каким образом устройства с различными математическими форматами записи обмениваются числами с плавающей десятичной запятой. Уровень представления выполняет определенные функции, которые требуются настолько часто, что имеет смысл для того использовать универсальное решение, а не заставлять пользователя каждый раз находить свое решение. Так, в отличие от нижних уровней, которые перемещают биты между устройствами, уровень представления занимается синтаксисом и семантикой передаваемой информации.

Типичным примером сервиса уровня представления является кодирование данных стандартным, заранее определенным способом. Большинство пользовательских программ обмениваются не случайными бинарными строками, а списками имен, счетами, ценами, расписаниями и т. д. Эти данные представлены символьными строками, целыми числами, числами с плавающей десятичной запятой и структурами данных, состоящих из более простых элементов. Разные компьютеры могут использовать разные кодировки для представления символьных строк, целых чисел и т. д. Для того чтобы компьютеры с разными видами представления информации могли общаться между собой, структуры данных, которыми они обмениваются, должны быть определены в абстрактном виде в соответствии со стандартной кодировкой, которая используется в сети. Уровень представления занимается управлением этими абстрактными структурами данных и преобразованием из представления информации, которое используется внутри компьютера, в стандартное представление, которое используется в сети.

Уровень представления также занимается и другими аспектами представления информации. Например, на этом уровне может использоваться сжатие данных, чтобы уменьшить количество пересылаемых битов. Также на этом уровне очень часто требуется и шифрование данных для сохранения конфиденциальности информации и контроля доступа к ней.

7. Прикладной уровень

Прикладной уровень фактически служит интерфейсом между пользователем и сетью. Этот уровень обеспечивает выполнение операций файловых систем. Прикладной уровень содержит набор разнообразных протоколов, которые обычно требуются и распространены. Например, в мире существуют сотни несовместимых между собой типов терминалов.

Представьте себе, в каком затруднительном положении оказался бы обычный текстовый редактор, которому нужно работать по сети с множеством различных типов терминалов, у каждого из которых своя собственная раскладка экрана, сочетания клавиш для редактирования текста, перемещения курсора и т. д.

Одним из способов решения этой проблемы является определение абстрактного сетевого виртуального терминала, под который будут создаваться редакторы и другие программы. Для работы с каждым типом терминала потребуется написание дополнительного программного обеспечения, которое создаст соответствие между функциями виртуального и реального терминала.

Например, когда в текстовом редакторе курсор виртуального терминала перемещается в левый верхний угол экрана, это программное обеспечение должно послать соответствующую последовательность команд реальному терминалу, чтобы и он переместил курсор в верхний левый угол. Все программное обеспечение виртуальных терминалов находится на прикладном уровне.

Еще одна функция прикладного уровня заключается в передаче файлов. Различные файловые системы имеют разные соглашения относительно наименования файлов, представления текстовых строк и т. д.

Передача файла между двумя различными системами требует учета этих и других несовместимостей. Эта работа тоже выполняется на прикладном уровне, как и обмен сообщениями электронной почты, поиск в директориях и другие средства общего и специального назначения.

Рис. 11.25. Семь уровней модели OSI и их соотношение с протоколами сети Интернет

IР-адрес

Протокол IP был создан в 70-х годах для поддержки ранних компьютерных сетей на базе операционной системы Unix. Сейчас протокол IP стал коммуникационным стандартом для всех современных сетевых операционных систем. Многие популярные высокоуровневые протоколы, такие, как HTTP и TCP работают на базе IP.

Адрес протокола IP (IP-адрес) уникальным образом идентифицирует узел или устройство Ethernet, как имя идентифицирует определенного человека.

Два устройства Ethernet в одной сети никогда не должны иметь одинаковый IP-адрес.

Сейчас используется две версии протокола IP.

Практически все сети используют 4 версию протокола IP (IPv4), но все большее число сетей исследовательских и образовательных учреждений переходят на следующую версию протокола IP (IPv6).

Рис. 11.26. Установка IP-адреса в Microsoft Windows 2000

Так как сигнал в среде Ethernet доходит до каждого подключенного к ней узла, то необходимо точно знать адрес назначения каждого фрейма. Например, когда компьютер В передает данные на принтер С, компьютеры А и D также получают и просматривают каждый фрейм. Впрочем, когда станция впервые получает фрейм, она просматривает адрес назначения, рассчитывая, что этот фрейм предназначен для нее. Если это не так, то станция отбрасывает фрейм, даже не изучая его содержимое.

Одним из интересных аспектов адресации в сетях является применение широковещательного адреса (broadcast address). Фрейм, у которого адрес назначения совпадает с широковещательным адресом, предназначен для каждого узла сети, и каждый узел сети получит и обработает этот фрейм.

Понимание адресации IP особенно важно для специалистов, которые часто выезжают к клиентам, у которых имеются свои собственные сети. Для того чтобы подключиться к цифровому видеорегистратору по сети, настроить его или оценить возможности сети потребуется не только разрешение системного администратора данной сети, но и умение настроить свой собственный компьютер, для подключения к сети клиента без конфликтов и сбоев. Хотя к цифровому видеорегистратору можно подключаться и напрямую, используя перекрестный кабель (вероятно, так будет даже проще и безопаснее), если вы находитесь физически рядом с устройством, но, тем не менее, необходимо знать, как получить доступ к IP-адресу данного цифрового видеорегистратора с другого компьютера, который не является частью местной сети.

В конце этой главы мы приведем примеры использования классических команд ping, которые позволяют определить правомерность использования определенных адресов в сети.

Адресная схема протокола IPv4

Адресная схема протокола IPv4 состоит из 4 байт (32 бита).

Эти байты также называются октетами.

Для удобства восприятия мы обычно работаем с IP-адресами в десятичной системе счисления и используем точки, чтобы разделять октеты. Например, первые 8 бит (октет) следующего IP-адреса 11000000 10101000 1100110 1011010, записанного в двоичной системе счисления, в десятичной системе счисления будут выглядеть как 192: 1х2⁷ + 1х2⁶ + 0х2⁵ + 0х2⁴ + 0х2³ + 0х2² + 0х21 + 0x2⁰ = 128 + 64 + 0 + 0 + 0 + 0 + 0 + 0 = 192. Такие же вычисления нужно проделать и с оставшимися тремя октетами, чтобы получить IP-адрес, записанный в десятичной форме счисления. В данном примере это будет 192.168.102.90

Поскольку каждый байт содержит 8 бит, то каждый октет в IP-адресе может принимать значения от 0 до 255 (2⁸). Таким образом, полный диапазон адресной схемы протокола IPv4 считается от 0.0.0.0 до 255.255.255.255, что дает нам 256x256x256x256 = 256⁴ = 4,294,967,296 доступных IP-адресов.

С одной стороны может показаться, что такого количества IP-адресов будет вполне достаточно практически для каждого человека на земном шаре, но с другой стороны не следует забывать, что уже в начале 21 века население Земли составило более 6 миллиардов человек. Быстрое развитие сети Интернет также диктует необходимость расширения адресного пространства.

Классы адресного пространства IP

Не все IP-адреса можно свободно использовать в вашей локальной сети, что подтвердит и ваш сетевой администратор. Кроме того, не все адреса, которые доступны, вы можете использовать, так как может оказаться, что адрес свободен, но принадлежит к группе адресов, к которой обращается сетевое оборудование. Для того чтобы внести какой-то порядок в различные локальные и глобальные сети, существуют определенные правила и классы адресного пространства IP, которым подчиняются все сетевые устройства.

Адресное пространство IPv4 разделено на 5 классов: А, В, С, D и Е.

Каждый класс является диапазоном адресов полного адресного пространства IPv4. В большинстве случаев, кроме специально описанных далее в этой главе, значение первых 4 (слева) битов адреса IPv4 определяют его класс, как это показано в таблице.

Классы А, В и С

Классы А, В и С – это три класса IP-адресов, которые используются в сети Интернет, за исключением адресов, зарезервированных для локальных сетей, о чем пойдет речь ниже.

Адреса, зарезервированные для локальных сетей

Когда компьютер или сетевое устройство находится в локальной сети (не в сети Интернет), то они должны использовать один из множества адресов, специально зарезервированных для локальных сетей.

Локальные адреса этих устройств при подключении к сети Интернет (например, через ADSL-модем) практически невидимы для других устройств сети Интернет, которые используют «видимые» адреса класса А, В или С.

Стандарт IP определяет в классах А, В и С четкие диапазоны адресов, которые используются только в локальных сетях. В следующей таблице приведены диапазоны адресов, зарезервированных для локальных сетей.

Все узлы могут свободно использовать адреса из этих зарезервированных диапазонов, если они напрямую не подключены к сети Интернет, или когда они находятся за сетевыми экранами или другими шлюзами, которые используют NAT (Network Address Translation, трансляция сетевых адресов).

IP-адреса класса С

Во всех адресах класса С первые три бита – это «110», но оставшиеся 29 битов могут быть как «0», так и «1», что отмечено знаком «х»: 110ххххх хххххххх хххххххх хххххххх

Если перевести в десятичную систему счисления, то мы получим диапазон адресов от 192.0.0.0 до 223.255.255.255.