Школа Geek: Изучение Windows 7 - Основы IP-адресации

2024 Автор: Geoffrey Carr | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-15 14:22

В этом выпуске Geek School мы рассмотрим, как работает IP-адресация. Мы также рассмотрим некоторые дополнительные темы, например, как ваш компьютер определяет, находится ли устройство, с которым вы общаетесь, в той же сети, что и вы. Затем мы закончим краткий обзор двух протоколов разрешения имен: LLMNR и DNS.

Обязательно ознакомьтесь с предыдущими статьями в этой серии Geek School в Windows 7:

Знакомство с учебной школой
Модернизация и миграция
Конфигурирование устройств
Управление дисками
Управление приложениями
Управление Internet Explorer

И оставайтесь настроенными для остальной части серии всю неделю.

Основы IP

Когда вы отправляете письмо через уличную почту, вы должны указать адрес лица, которому хотите получить почту. Аналогично, 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 других вещей, в наши дни они представляют собой простую абстракцию относительно того, что компьютер действительно видит. IPv4-адреса 32-разрядные, 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, которое равно 255. Это максимальное количество комбинаций, которые могут быть выражены с использованием 8 бит.

Если вы хотите преобразовать IP-адрес в его двоичный эквивалент, вы можете создать простую таблицу, как показано ниже. Затем возьмите один раздел IP-адреса (технически называемый октетом), например 192, и переместите слева направо, проверяя, можно ли вычесть число в заголовке таблицы из десятичного числа. Существует два правила:

Если число в заголовке таблицы меньше или равно вашему номеру, отметьте столбец 1. Ваш новый номер затем станет номером, который вы вычтите номер в заголовке столбца. Например, 128 меньше 192, поэтому я отмечаю столбец 128s с 1. Затем я остаюсь с 192 - 128, что равно 64.
Если число больше, чем у вас, отметьте его 0 и двигайтесь дальше.

Вот как он будет выглядеть, используя наш примерный адрес 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 поместил столбец 128s в 1. Я был оставлен с 64, который совпадает с номером, как второй столбец, поэтому я пометил его также как 1. Теперь мне осталось 0, поскольку 64 - 64 = 0. Это означало, что остальная часть строки была нулевой.

Во второй строке я взял второй октет, 168. 128 меньше 168, поэтому я обозначил его 1 и оставил 40. 64 тогда было больше 40, поэтому я обозначил его 0. Когда я перешел в третий столбец 32 был меньше 40, поэтому я обозначил его 1 и остался с 8. 16 больше, чем 8, поэтому я обозначил его цифрой 0. Когда я добрался до столбца 8s, я обозначил его 1, что оставило меня с 0, так что остальные столбцы были отмечены 0.

Третий октет был 0, и ничто не может перейти в 0, поэтому мы отметили 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 попали в столбец 1s, где я обозначил его 1.

Маски подсети

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

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

Что в двоичном формате выглядит так.


11111111.11111111.11111111.00000000

В маске подсети сетевые биты обозначаются символом 1s, а биты узла обозначаются 0s. Вы можете видеть из приведенного выше двоичного представления, что первые три октета IP-адреса используются для идентификации сети, к которой принадлежит устройство, и последний октет используется для адреса хоста.

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

computerOne хочет отправить сообщение компьютеру.
computerOne имеет IP 192.168.0.1 с маской подсети 255.255.255.0
computerTwo имеет IP 192.168.0.2 с маской подсети 255.255.255.0

computerOne сначала вычислит поразрядную И собственной маски IP и маски подсети.

Примечание. При использовании побитовой операции И, если соответствующие биты равны 1, результат равен 1, в противном случае - 0.


11000000 10101000 00000000 00000001 11111111 11111111 11111111 00000000
11000000 10101000 00000000 00000000

Затем он вычисляет побитовое И для computerTwo.


11000000 10101000 00000000 00000010 11111111 11111111 11111111 00000000
11000000 10101000 00000000 00000000

Как вы можете видеть, результаты побитовых операций одинаковы, поэтому это означает, что устройства находятся в одной сети.

Классы

Как вы, наверное, уже догадались, чем больше сетей (1s) у вас есть в вашей подсети, тем меньше хостов (0s) 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 B	128-191.0.0.0	255.255.0.0	16 384	65 534
Класс C	192-223.0.0.0	255.255.255.0	2 097 152	254

Зарезервированные диапазоны

Вы заметите, что диапазон 127.x.x.x не учитывается. Это связано с тем, что весь диапазон зарезервирован для того, что называется вашим адресом loopback. Ваш loopback-адрес всегда указывает на ваш собственный компьютер.

Диапазон 169.254.0.x также был зарезервирован для чего-то, называемого APIPA, о котором мы поговорим позже в серии.

Частные IP-диапазоны

До нескольких лет назад у каждого устройства в Интернете был уникальный IP-адрес. Когда IP-адреса начали заканчиваться, появилась концепция NAT, которая добавила еще один слой между нашими сетями и Интернетом. IANA решила, что они зарезервируют ряд адресов из каждого класса IP-адресов:

10.0.0.1 - 10.255.255.254 от класса А
172.16.0.1 - 172.31.255.254 от класса B
192.168.0.1 - 192.168.255.254 от класса C

Затем вместо того, чтобы назначать каждому устройству в мире IP-адрес, ваш интернет-провайдер предоставляет вам устройство, называемое NAT-маршрутизатором, которому назначается один IP-адрес. Затем вы можете назначить IP-адреса своих устройств из наиболее подходящего частного IP-диапазона. Затем NAT-маршрутизатор поддерживает таблицу NAT и проксирует ваше соединение с Интернетом.

Примечание. IP-адрес вашего NAT-маршрутизатора обычно назначается динамически через DHCP, поэтому он обычно изменяется в зависимости от ограничений, которые имеет ваш интернет-провайдер.

Разрешение имен

Нам легче запоминать человеческие читаемые имена, такие как FileServer1, чем помнить IP-адрес, такой как 89.53.234.2. В небольших сетях, где других решений для разрешения имен, таких как DNS, не существует, при попытке открыть соединение с FileServer1 компьютер может отправить сообщение с многоадресной рассылкой (что является причудливым способом отправки сообщения каждому устройству в сети) спрашивая, кто такой FileServer1. Этот метод разрешения имен называется LLMNR (Link-lock Multicast Name Resolution), и, хотя это идеальное решение для домашней или малой бизнес-сети, оно недостаточно масштабируется, во-первых, потому что передача в эфир тысяч клиентов займет слишком много времени, а во-вторых потому что широковещательные передачи обычно не пересекают маршрутизаторы.

DNS (система доменных имен)

Наиболее распространенным методом решения проблемы масштабируемости является использование DNS. Система доменных имен - это телефонная книга любой сети. Он отображает имена читаемых машин в их базовые IP-адреса с использованием гигантской базы данных. Когда вы пытаетесь открыть соединение с FileServer1, ваш компьютер запрашивает ваш DNS-сервер, который вы укажете, кому принадлежит FileServer1. Затем DNS-сервер ответит IP-адресом, с которого ваш компьютер может подключиться. Это также метод разрешения имен, используемый крупнейшей сетью в мире: Интернет.