Optymalne przydzielanie adresów IP. Ograniczenia adresowania IP z podziałem na klasy

Transkrypt

1 Optymalne przydzielanie adresów IP Twórcy Internetu nie przewidzieli ppularnści, jaką medium t cieszyć się będzie becnie. Nie zdając sbie sprawy z długterminwych knsekwencji swich działań, przydzielili zbyt dużą liczbę adresów IP, nie kierując się wpływem, jaki t będzie miał na ich późniejszą dstępnść. Wraz z dynamicznym rzwjem sieci Internet, liczba dstępny adresów IP zaczęła się w krótkim czasie zmniejszać. Deficyt wlnych adresów IP był spwdwany wprwadzeniem pdziału adresów IP na klasy. Adreswanie IP z pdziałem na klasy kazał się nieefektywne, pnieważ dpuszcza zastswanie w Internecie tylk trzech rzmiarów sieci p jednym rzmiarze dla każdej z klas: A, B raz C. Takie, a nie inne rzmiary są rezultatem naturalneg pdziału adresu IP w zapisie dziesiętnym. Wyczerpanie się puli adresów IP dprwadził d pwstania nweg systemu adreswania, nsząceg nazwę metdy CIDR (Classless Inter-Dmain Ruting). W przypadku metdy CIDR, adresy IP raz maski pdsieci przedstawine są w zakresie binarnym, c pzwala dzielić tradycyjne sieci stałym rzmiarze. Dzięki temu, metda CIDR stanwi bardziej efektywny spsób przydzielania adresów IP, niż metda pdziału na klasy. Ograniczenia adreswania IP z pdziałem na klasy W związku z grmnym rzwjem Internetu, zaczęły pjawiać się prblemy z jeg skalwalnścią. Ich źródłem była kniecznść przydzielenia siecim klaswych adresów IP, ptrzebnych d nawiązywania płączenia z Internetem. Adreswanie IP z pdziałem na klasy natrafił na trzy klejne graniczenia: Ilść dstępnych adresów w klasie B zstała prawie wyczerpana Tablice rutingu sieci Internet zstały prawie zapełnine Wszystkie adresy IP mgły zstać w krótkim czasie przypisane Mżliwść bsługi tylk kilku rzmiarów sieci przy pdziale na klasy dprwadziła d wyczerpania liczby adresów klasy B. W przypadku pdziału na klas, firma psiadająca sieć liczącą 2000 kmputerów była zaliczana d klasy B i przyznawan jej, zamiast 2 000, aż adresy IP. Przy takim pdziale, pzstałe adresy IP pzstały niewykrzystane. Aby rzwiązać prblem niepełneg wykrzystania adresów IP, firma psiadająca sieć liczącą kmputerów mże pdzielić ją na siem mniejszych sieci, z których każda będzie mgła zawierać d 254 kmputerów. W wyniku teg rzwiązania pwstaje siem tras, prwadzących d śmiu mniejszych sieci. W knsekwencji każdy ruter w Internecie musi być w stanie bsłużyć siem tras, aby przesłać pakiet d jednej firmy. Ta sytuacja pwduje wzrst bjętści tabeli rutingu sieci Internet. W związku z marntrawstwem, pwstającym pdczas pdziału na klasy raz graniczną liczbą dstępnych adresów IP, gdyby w dalszym ciągu stswany był pdział na klasy, cała pula adresów IP mgłaby zstać wyczerpana.

2 Metda CIDR W metdzie tej adres IP raz maska pdsieci są knwertwane na zapis binarny. Ntacja ta wiąże maskę pdsieci z adresem IP. CIDR wymaga, aby adresy IP składały się z zestawu 32 wartści, zamiast tylk czterech, stswanych w przypadku pdziału na klasy. Pdział taki dpuszcza stswanie wielu różnych rzmiarów sieci, c pzwala zptymalizwać spsób, w jaki przypisywane są adres IP. W ciągu 32 cyfr (bitów) wydzielne mgą zstać cztery pla, nazwane ktetami lub bajtami. Każdy ktet składa się z śmiu bitów. Zatem adres IP składa się z czterech bajtów, czyli w sumie z 32 bitów. Użycie metdy CIDR pwduje, że firmy mgą trzymać adresy IP w liczbie dpwiadającej ich wymaganim, dzięki temu zdecydwanie mniejsza liczba adresów IP pzstaje niewykrzystana. W CIDR dmyślna maska pdsieci nie jest kreślna na pdstawie adresu IP. Zamiast teg, każdemu hstwi nadawana jest niestandardwa maska pdsieci, a każdy ruter przesyła adres IP, jak część pakietu danych. Ruter kreśla identyfikatr sieci kmputera, d któreg pakiet ma zstać przekazany, na pdstawie maski pdsieci, znajdującej się w jeg tabeli rutingu. Maski pdsieci w zapisie binarnym Niezależnie d teg, czy adres IP i maska pdsieci zstały pdane w zapisie CIDR czy też w zapisie dziesiętnym, mżna bliczyć identyfikatr sieci adresu IP, knwertując wszystkie war-

3 tści na system binarny. P bliczeniu identyfikatra sieci mżna kreślić, czy hst dcelwy jest hstem lkalnym czy zdalnym. Maska pdsieci w zapisie binarnym, pdbnie jak adres IP, składa się z czterech ktetów. Zapis dziesiętny Zapis binarny Odpwiedniki dmyślnych masek pdsieci w zapisie binarnym Wykrzystanie dpwiednika maski pdsieci w zapisie binarnym pzwala dknywać peracji na 32 cyfrach, zamiast czterech cyfr stswanych w zapisie dziesiętnym. Dzięki temu zwiększa się zakres mżliwści wybru rzmiaru siec pnad trzy stałe rzmiary sieci, dstępne w przypadku pdziału na klasy. Maski pdsieci składają się zawsze z ciągłeg zakresu wartści maksymalnych, p którym następuje ciągły zakres wartści minimalnych. W zapisie binarnym przekłada się t na serię sąsiednich jedynek, p których następuje seria zer. Seria jedynek wskazuje na identyfikatr sieci, natmiast cyfry wartści 0 wskazują identyfikatr hsta. Metda CIDR identyfikatr sieci Adres w zapisie CIDR, prócz wartści dziesiętnych ddzielnych krpkami, zawiera także maskę bitwą. Maska bitwa kreśla liczbę klejnych jedynek maski pdsieci w zapisie binarnym, która jest związana z danym adresem IP. Na przykład adres IP przedstawiny w zapisie CIDR jak /20, pierwszych 20 bitów maski pdsieci stanwią jedynki. Pzstałe 12 bitów, prezentują zera. Adres IP w zapisie CIDR mżna rzpznać na pdstawie liczby bitów kreślających identyfikatr sieci, zapisywanych gólnie jak /x. Na przykład 10-bitwy identyfikatr sieci, zapisywany jest jak /10 ( /10). Zapis CIDR nazywany jest także zapisem prefiksu sieci.

4 Ruter, który bsługuje adresy w zapisie CIDR, nie kreśla, czy dcelwy hst pakietu jest hstem lkalnym czy zdalnym, na pdstawie trzech pierwszych bitów adresu, tak jak t miał miejsce w przypadku zastswania metdy pdziału na klasy. Zamiast teg dknuje n wybru trasy, krzystając z infrmacji kreślnych przez maskę bitwą. Obliczanie identyfikatra sieci Aby bliczyć identyfikatr sieci adresu IP przedstawineg w frmie zapisu CIDR, należy: Dknać knwersji adresu IP na frmat binarny Krzystając z maski bitwej, kreślić liczbę bitów adresu IP, które składają się na identyfikatr sieci

5 Uzupełnić identyfikatr sieci brakujące zera, nadając mu pełną, złżną z czterech ktetów, strukturę IP /20 Zapis binarny Adres IP Maska pdsieci Identyfikatr sieci Aby bliczyć identyfikatr sieci w przypadku, gdy adres IP i maska pdsieci przedstawine są w zapisie dziesiętnym, należy: Dknać knwersji adresu IP na frmat binarny Dknać knwersji maski pdsieci na frmat binarny Określić, na pdstawie ilści sąsiednich jednych w masce pdsieci, liczbę bitów adresu IP, które składają się na identyfikatr sieci IP MASKA ZAPIS BINARNY Adres IP Maska pdsieci Identyfikatr sieci Aby dknać knwersji identyfikatra sieci z zapisu binarneg na dziesiętny P bliczeniu identyfikatra sieci w zapisie binarnym, należy dknać jeg knwersji na system dziesiętny z krpkami, tak aby użytkwnicy mgli z nieg krzystać. ZAPIS BINARNY ZAPIS CIDR Przykład /20 Przykład /13

6 Rzróżnianie hstów zdalnych i lkalnych Jeśli kmputer ustali, jaki jest identyfikatr sieci dcelweg hsta, t, prównując g ze swim identyfikatrem sieci, mże kreślić, czy hst ten jest względem nieg hstem lkalnym, czy też hstem zdalnym. Dzięki temu wiadm, czy knieczne będzie zastswanie rutera, jak hsta dcelweg. Przykład dla hstów lkalnych kmputer A IP /10 i kmputer B IP /10 IP /10 Kmputer A Adres IP Maska pdsieci Identyfikatr sieci (binarne) Identyfikatr sieci (dziesiętnie) IP /10 Kmputer B Adres IP Maska pdsieci Identyfikatr sieci (binarne) Identyfikatr sieci (dziesiętnie) Przykład dla hstów zdalnych kmputer A IP /20 i kmputer B IP /20 IP /20 Kmputer A Adres IP Maska pdsieci Identyfikatr sieci (binarne) Identyfikatr sieci (dziesiętnie)

7 IP /10 Kmputer B Adres IP Maska pdsieci Identyfikatr sieci (binarne) Identyfikatr sieci (dziesiętnie) Przydzielanie adresów IP za pmcą metdy CIDR Zastswanie metdy CIDR pzwala w prsty spsób bliczyć ilść dstępnych identyfikatrów hsta na pdstawie maski pdsieci i związaneg z nią blku adresów IP. W ramach metdy CIDR stswany jest pdział na pdsieci raz twrzenie nadsieci, c pzwala zptymalizwać spsób, w jaki przydzielane są adresy IP. Termin twrzenie nadsieci znacza łączenie wielu rżnych adresów tak, aby mżna był nadać im jeden identyfikatr sieci. Pdział na pdsieci daje mżliwść rzdzielenia dużej sieci na wiele pdsieci. Ilść hstów, które mgą mieć taki sam identyfikatr sieci, blicza się na pdstawie ilść zer w przypisanej im masce pdsieci. Jeśli ilść zer zstanie znaczna przez liczbę n, t ilść hstów bliczyć będzie mżna ze wzru 2 n 2. Dwa adresy, które są dejmwane, t adresy zarezerwwane i które nie mgą być przydzielne żadnemu hstwi. Wartściami bitów identyfikatra hsta nie mgą być same zera, ani same jedynki. Identyfikatr hsta, któreg wszystkie bity mają wartść 0, jest wykrzystywany d znaczenia identyfikatra sieci. Identyfikatr hsta, składający się z samych jedynek, służy jak adres IP pdczas transmisji typu bradcast.

8 Prawidłwy identyfikatr hsta Zapis binarny Zapis dziesiętny Adres IP Maska pdsieci Identyfikatr hsta Aby rzwiązać prblem niedpwiednieg przydzielania adresów, w metdzie CIDR wprwadzne zstał pjęcie twrzenia nadsieci. Twrzenie nadsieci jest spsbem łączenia wielu adresów, pchdzących ze śrdwiska, w którym stsuje się pdział na klasy, pd jednym identyfikatrem sieci, w śrdwisku bez pdziału na klasy. Wykrzystując prces twrzenia nadsieci w metdzie CIDR, kilka identyfikatrów sieci klasy C jest łącznych pd jednym identyfikatrem sieci CIDR. Identyfikatr sieci w tym zapisie przedstawiny jest za pmcą liczby bitów maski pdsieci pdbnie d adresu IP, na przykład /22.