Классификация адресов в компьютерных сетях

Каждый компьютер в сети TCP/IP имеет адреса трех уровней:

Локальный адрес (MAC адрес);

IP-адрес;

Символьное имя.

Локальный адрес

Локальный адрес узла, определяемый технологией, с помощью которой построена отдельная сеть, в которую входит данный узел. Для узлов, входящих в локальные сети, — это МАС-адрес сетевого адаптера или порта маршрутизатора, например, 11-А0-17-3D-BC-01. Эти адреса назначаются производителями оборудования и являются уникальными адресами, так как управляются централизовано. Для всех существующих технологий локальных сетей МАС-адрес имеет формат 6 байтов: старшие 3 байта – идентификатор фирмы производителя, а младшие 3 байта назначаются уникальным образом самим производителем.

Таким образом, глобально администрируемый MAC-адрес устройства глобально уникален и обычно «зашит» в аппаратуру.

IP-адрес

IP-адрес, состоящий из 4 байт, например, 109.26.17.100 или 6 байт, например, 2001:0db8:11a3:09d7:1f34:8a2e:07a0:765d. Этот адрес используется на сетевом уровне. Он назначается администратором во время конфигурирования компьютеров и маршрутизаторов.

В исходном варианте — IP версии 4 (IPv4) — используются 32-разрядные

двоичные адреса. IP-адреса обычно записываются в виде четырех десятичных чисел, разделенных точками (так называемая десятичная запись с точечным разделением). Каждый компонент IP-адреса представляется одним октетом, то есть 8-разрядным двоичным числом. Двоичная запись удобна для машинной обработки, но не для пользователей, поэтому сетевые адреса обычно записываются в более понятной десятичной форме. По этой причине необходимо хорошо понимать различия между десятичной и двоичной системами счисления, поскольку на них базируется вся схема адресации IP[11].

IP-адрес состоит из двух частей: номера сети и номера узла. Номер сети может быть выбран администратором произвольно, либо назначен по рекомендации специального подразделения Интернет (Network Information Center, NIC), если сеть должна работать как составная часть Интернет. Обычно провайдеры услуг Интернет получают диапазоны адресов у подразделений NIC, а затем распределяют их между своими абонентами.

Номер узла в протоколе IP назначается независимо от локального адреса узла. Деление IP-адреса на поле номера сети и номера узла гибкое, и граница между этими полями может устанавливаться весьма произвольно. Узел может входить в несколько IP-сетей. В этом случае узел должен иметь несколько IP-адресов, по числу сетевых связей. Таким образом, IP-адрес характеризует не отдельный компьютер или маршрутизатор, а одно сетевое соединение.

Есть два способа определения того, сколько бит отводится на маску подсети, а сколько — на IP-адрес:

– классовая адресация, зависит от класса сети.

– бесклассовая адресация, при которой количество адресов в сети определяется маской подсети.

Введение в протоколе IPv6 поля «Метка потока» позволяет значительно упростить процедуру маршрутизации однородного потока пакетов. Поток — это последовательность пакетов, посылаемых отправителем определённому адресату. При этом предполагается, что все пакеты данного потока должны быть подвергнуты определённой обработке. Характер данной обработки задаётся дополнительными заголовками.

Символьное имя

Символьный идентификатор — имя, например, SERV1.IBM.COM. Этот адрес назначается администратором и состоит из нескольких частей, например, имени машины, имени организации, имени домена. Такой адрес, называемый также DNS-именем.

Система доменных имен DNS.

DNS (Domain Name System, система доменных имён) — иерархическая, распределенная в сети система баз данных, предоставляющая пользователям сети дополнительный сервис, по автоматическому преобразованию запросов, оформленных в удобном для человека текстовом формате, например, http://www.ipipe.ru, в цифровой IP адрес компьютера, например, 123.222.111.88, где находиться искомый ресурс. Единицей измерения этой системы является домен.

Домен — это область (зона) пространства иерархических имен сети Интернет, которая обслуживается набором серверов доменных имен (DNS) и централизованно администрируется. Домен идентифицируется именем домена (доменным именем).

Доменное имя (от англ. domain name) — аналог IP-адреса. Доменное имя представляет собой сочетание символов, разделенных точками. Доменное имя позволяет идентифицировать компьютер или любой информационный ресурс в сети Интернет. Например, petya_elkin.7-a.125shkola.edu.

Поддомен (англ. subdomain) — имя подчинённой зоны (например, wikipedia.org — поддомен домена org, а ru.wikipedia.org — домена wikipedia.org). Теоретически такое деление может достигать глубины 127 уровней, а каждая метка может содержать до 63 символов, пока общая длина вместе с точками не достигнет 254 символов. Но на практике регистраторы доменных имён используют более строгие ограничения.

DNS-сервер — специализированное ПО для обслуживания DNS. DNS-сервер может быть ответственным за некоторые зоны и/или может перенаправлять запросы вышестоящим серверам.

DNS-клиент — специализированная библиотека (или программа) для работы с DNS. В ряде случаев DNS-сервер выступает в роли DNS-клиента.

DNS-запрос (англ. DNS query) — запрос от клиента (или сервера) серверу. Запрос может быть рекурсивным или нерекурсивным.

Нерекурсивный запрос либо возвращает данные о зоне, которая находится в зоне ответственности DNS-сервера (который получил запрос) или возвращает адреса корневых серверов (точнее, адрес любого сервера, который обладает большим объёмом информации о запрошенной зоне, чем отвечающий сервер).

В случае рекурсивного запроса сервер опрашивает серверы (в порядке убывания уровня зон в имени), пока не найдёт ответ или не обнаружит, что домен не существует. На практике поиск начинается с наиболее близких к искомому DNS-серверов, если информация о них есть в кеше и не устарела, то сервер может не запрашивать DNS-серверы. Рекурсивные запросы требуют больше ресурсов от сервера (и создают больше трафика), так что обычно принимаются от «известных» владельцу сервера узлов (например, провайдер предоставляет возможность делать рекурсивные запросы только своим клиентам, в корпоративной сети рекурсивные запросы принимаются только из локального сегмента). Нерекурсивные запросы обычно принимаются ото всех узлов сети.

Иерархию DNS чаще всего представляют в виде древовидной структуры

В основе этого дерева находиться корневой домен "." (root), далее идут домены первого уровня TLD (top level domains). За доменами первого уровня не закреплено никаких IP-адресов, они предназначены для создания на их основе (в их зонах) доменов второго уровня, с последующим закреплением за ними IP адресов. В настоящее время существует 2 вида доменов первого уровня:

– родовые (Generic Top Level Domains) — указывают на род деятельности владельца доменного имени, размещенного в той или иной доменной зоне (таблица 1).

– региональные (Country Code Top Level Domains) — указывают на принадлежность доменной зоны той или иной стране. Например,.ru - Россия,.us - США,.ua - Украина.

Процессом распределения IP-адресов и доменных имен управляет неправительственная, некоммерческая организация ICANN - The Internet Corporation for Assigned Names and Numbers (Интернет-корпорация по распределению адресов и имен). Примеры родовых доменов приведены в таблице 5

Таблица 5 – Примеры родовых доменов.

Домен первого уровня	Для каких ресурсов предназначен (описание зоны)
.aero	Для ресурсов мирового авиационного сообщества
.biz	Для бизнес-ресурсов
.com	Для коммерческих ресурсов
.coop	Для ресурсов кооперативных организаций
.info	Для информационных ресурсов
.museum	Для ресурсов о музеях и все что с ними связано
.name	Для индивидуальных ресурсов
.net	Для сетевых ресурсов
.org	Для общественных организаций

 

Примеры региональных доменов приведены в таблице 6.

Таблица 6 – Примеры региональных доменов.

Имя	Страна
.ae	ОАЭ
.bg	Болгария
.br	Бразилия
.cu	Куба
.cz	Чехия
.de	Германия
.fr	Франция
.gb	Великобритания
.it	Италия
.kz	Казахстан
.mx	Мексика
.na	Намибия
.ru	Россия
.рф	Россия
.us	США

 

Каждый DNS-сервер отвечает за свою зону иерархического пространства доменных имен. Информация эта постоянно обновляется. Сервера, которые поддерживают домены первого уровня, например,.ru, содержат информацию (IP адреса) о серверах доменных имен второго уровня, например, ipipe.ru. Сервера второго уровня содержат информацию (IP адреса) о доменах второго уровня, а также IP адреса DNS серверов, которые поддерживают домены 3 уровня и т.д. DNS сервера не существуют в единственном экземпляре. У каждого DNS сервера (еще называют первичным DNS сервером) есть свой «брат-близнец» (вторичный DNS сервер). Вся информация, записанная на первичном сервере, периодически копируется на вторичный. Это дает возможность нормальной работы системы DNS в случае выхода первичного DNS сервера из строя[4].

Алгоритм работы DNS

DNS работает в режиме вопрос/ответ. Допустим, Вы ввели в строке своего браузера volpi.ru. Рассмотрим работу DNS пошагово:

Шаг 1. Ваш браузер об IP адресе ipipe.ru ничего не знает и с запросом IP адреса volpi.ru через специальную программу resolver обращается к локальному серверу имен. Локальный DNS сервер – это сервер имен Вашей локальной сети или DNS сервер Вашего Интернет провайдера (если вы используете DialUp). Откуда браузеру известно о существовании этого локального DNS? Спросите Вы. Все очень просто: при настройках сетевого подключения Вы прописываете IP адреса DNS серверов (предпочитаемого и/или альтернативного), один из которых будет отвечать на запросы, посылаемые Вашим браузером через resolver, – это и есть локальный или местный сервер Вашей сети. Для Вас местным сервером имен будет DNS сервер Вашего провайдера. IP адрес этого сервера также будет прописан в настройках сетевого подключения, независимо от того, как осуществлялась настройка (вручную или автоматически). Вы всегда сможете посмотреть IP адрес Вашего локального DNS сервера. Для этого достаточно посмотреть свойства сетевого подключения, используемого на Вашем компьютере.

Шаг 2. Запрос на IP адрес volpi.ru доходит до местного сервера имен. Этот сервер об этом IP адресе ничего не знает, и посылает запрос одному из корневых серверов «.» (root).

Шаг 3. Корневой сервер отдает локальному серверу IP адрес сервера, который поддерживает зону.ru.

Шаг 4. Далее по полученному адресу локальный сервер имен обращается к DNS серверу, который поддерживает.ru.

Шаг 5. Этот DNS сервер по полученному запросу отдает IP адрес сервера, который поддерживает зону volpi.ru.

Шаг 6. Местный DNS сервер с запросом IP адреса volpi.ru обращается к DNS серверу зоны volpi.ru.

Шаг 7. Локальный сервер имен получает IP адрес volpi.ru от DNS сервера зоны volpi.ru.

Шаг 8. Получив адрес volpi.ru локальный DNS сервер сообщает его Вашему браузеру.

Теперь браузер знает IP адрес volpi.ru и напрямую обращается к серверу, на котором расположен сайт volpi.ru.