Сеть класса с содержит сколько компьютеров

Сети класса А — это огромные сети. Маска сети класса А: 255.0.0.0. В каждой сети такого класса может находиться 16777216 адресов. Адреса таких сетей лежат в промежутке 1.0.0.0. 126.0.0.0, а адреса хостов (компьютеров) имеют вид: 125.*.*.*

Сети класса В — это средние сети. Маска такой сети — 255.255.0.0. Эта сеть содержит 65536 адресов. Диапазон адресов таких сетей 128.0.0.0. 191.255.0.0. Адреса хостов имеют вид: 136.12.*.*

Сеть класса С — маленькие сети. Содержат 256 адресов (на самом деле всего 254 хоста, так как номера 0 и 255 зарезервированы). Маска сети класса С — 255.255.255.0. Интервал адресов: 192.0.1.0. 223.255.255.0. Адреса хостов имеют вид: 195.136.12.*

Класс сети определить очень легко. Для этого нужно перевести десятичное представление адреса сети в двоичное. Например, адрес сети 128.11.1,0 в двоичном представлении будет выглядеть так: ICOOOOOO 00001011 00000001 00000000 А 192.168.1.0: 11000000 10101000 00000001 00000000

Если адрес начинается с последовательности битов 10, то данная сеть относится к классу В, а если с последовательности 110, то — к классу С. Если адрес начинается с последовательности 1110, то сеть является сетью класса D, а сам адрес является особым — групповым (multicast). Если в пакете указан адрес сети класса D, то этот пакет должны получить все хосты, которым присвоен данный адрес. Адреса класса Е зарезервированы для будущего применения. В табл. 1.2 приведены сравнительные характеристики сетей классов А, В, С, D и Е. Характеристики сетей различных классов Таблица 1.2 Теперь самое время немного сказать о специальных адресах, о которых я упомянул немного выше. Если весь IP-адрес состоит из нулей (0.0.0.0), то он обозначает адрес того узла, который сгенерировал этот пакет. Адрес 255.255.255.255 — это широковещательный адрес. Пакет с таким адресом будет рассылаться всем узлам, которые находятся в той же сети, что и источник пакета. Это явление называется ограниченным широковещанием. Существует также другая рассылка, которая называется широковещательным сообщением. В этом случае вместо номера узла стоят все единицы в двоичном представлении (255). Например, 192.168.2.255. Это означает, что данный пакет будет рассылаться всем узлам сети 192.168.2.0.

Талица1.2. Характеристики сетей различных классов.

Класс	Перве биты	Дифпозон адресов	Количество узлов
А	0	1.0.0.0. 126.0.0.0	16777216(2^24)
В	10	128.0.0.0. 1191.255.0.0	65536(2^16)
С	110	192.0.1.0. 223.255.225.0	256(2^8)
D	1110	224.0.0.0. 239.255.255.255	Multicast
E	11110	240.0.0.0. 247.255.255.255	Зарезервирован

Особое значение имеет IP-адрес 127.0.0.1 — это адрес локального компьютера. Он используется для тестирования сетевых программ и взаимодействия сетевых процессов. При попытке отправить пакет по этому адре- су данные не передаются по сети, а возвращаются протоколам верхних уровней, как только что принятые. При этом образуется как бы «петля». Этот адрес называется loopback. В IP-сети запрещается использовать IP-адреса, которые начинаются со 127. Любой адрес подсети 127.0.0,0 относится к локальному компьютеру, например: 127.0.0.1, U7,Cm.vV17.77A.&. Существует также специальные адреса, которые зарезервированы для несвязанных локальных сетей — это сети, которые используют протокол IP, но не подключены к Интернет. Вот эти адреса:

1. 10.0.0.0 (сеть класса А, маска сети 255.0.0.0). 2.172.16.0.0 — 172.31.0.0 (16 сетей класса В, маска каждой сети 255.255.0.0). 3. 192.168.0.0 —- 192.168.255.0 (256 сетей класса С, маска каждой сети 255.255.255.0). В этой книге я старался использовать именно такие адреса, чтобы не вызвать пересечение с реальными IP-адресами.

Классы IPv4 адресов

На заре IP cуществовала так называемая классовая маршрутизация. Это означает, что любой IP адрес сразу «из коробки» относился к одному из классов, а в этом классе заранее предопределена маска подсети. Когда интернет был маленьким и всем хватало IPv4 адресов, придумали следующие классы:

Класс А — все IP адреса в диапазоне от 1.0.0.0 до 127.255.255.255 для адресов класса А по умочанию считается префикс /8 (маска 255.0.0.0). То есть, это огромные сети (16 млн адресов в каждой), которые сразу отъели половину всего адресного пространства.
Класс B — все адреса в диапазоне от 128.0.0.0 до 191.255.255.255. У этих адресов стандартный префикс /16 (255.255.0.0). Это половина от оставшейся половины. Довольно большие сети по 65534 хоста в каждой.
Класс С — все адреса с 192.0.0.0 по 223.255.255.255. Для этих адресов префикс /24 и маска 255.255.255.0 в таких сетях умещается всего по 254 хоста.

Есть ещё класс D — мультикастовые адреса и класс E — экспериментальные, которые IANA не выдаёт и проводит на них какие-то тёмные эксперименты. Эти классы в ключе рассматриваемой темы нас мало интересуют.

Но вернёмся к заре интернета. Адреса никому не были нужны, отдельные институты и лаборатории подключались, но большого спроса не было. Придумали эту систему классов. Кому нужна большая сеть — пуст берёт себе класс А, кому поменьше — класс В, кому совсем маленькие — класс С. О выдаче скажем 14 адресов тогда речи не шло — берите уж сразу класс С (254 адреса), чего тут экономить.

Понятное дело, что как только начался лавинообразный скачёк в развитии сетей, адреса начали очень быстро заканчиваться. Тогда от классовой идеи пришлось отказаться. Началась эпоха CIDR (classless inter domain routing), по простоу — безклассовой маршрутизации. В современных сетях об изначальных классах никто не вспоминает. Может разве что какой-нибудь бородатый админ похвастаться что у них в организации «своя сеть класса С белых адресов». Но в реальной жизни обычно используются маски отличные от предопределённых для класса. Поэтому сейчас маска подсети (или префикс) стали обязательным спутником IP адреса, чтобы однозначно определить масштабы сети, в которой этот адрес оказался.

2.5.2. Классы IP-адресов

Старший байт IP-адреса применялся раньше для идентификации номера сети. Отсюда следовало, что максимальное количество IP-сетей равно 255 (с учетом того, что комбинацию «все единицы» для нумерации использовать нельзя). Для преодоления такого ограничения по адресному пространству был разработан простой, но эффективный метод деления на сети. Старший байт IP-адреса больше не нумерует сети; вместо этого старшие биты старшего байта IP-адреса определяют класс адреса в сети Интернет. Класс IP-адреса означает, сколько байтов в адресе служат для идентификации сети.

Старшие биты

Свободные для нумерации сети байты

Зарезервировано на будущее

Как видно из табл. 2.2, биты класса и номера этой сети занимают максиму один байт, оставляя три для нумерации принадлежащих ей компьютеров:

Принадлежность классу А определена одним старшим битом, поэтому для нумерации сетей класса А остается семь бит. Это значит, что максимальное количество сетей класса А в Интернет составляет 127 (а не 128, так как значение «все нули» зарезервировано). Поскольку сети класса А содержат 24 бита для нумерации компьютеров, теоретически адресное пространство позволяет адресовать 16 777 216 из них. Реально, адреса класса А используются тем небольшим количеством сетей, в состав которых входит более 65 536 компьютеров.

Сети класса В используют два байта для класса и номера сети, остальные 16 битов доступны для нумерации компьютеров.

Два старших байта за вычетом двух битов, определяющих класс, то есть 14 битов, задают адресное пространство сети класса В. Таким образом, теоретически в Интернет могут входить 16 384 сети класса В. Шестнадцать доступных для номера компьютера битов теоретически позволяют адресовать 65 536 сетевых компьютеров.

Для сетей с большим количеством компьютеров требуется выделять сеть класса А. Сеть класса В выделяется, если количество компьютеров на ней превышает 256 штук.

У сети класса С поля класса и номера сети умещаются в три байта. Таким образом, для нумерации компьютеров остается только 8 битов.

После вычитания трех битов класса сети для их нумерации остается 21 бит. В результате в Интернет теоретически может входить до 2 097 152 сетей класса С. Поскольку максимальное количество компьютеров в сети класса С не может превышать 256, правила распределения адресов сетей Интернет отводят сети данного класса, если количество компьютеров в них не превышает 256. Другими словами, класс С предназначен для небольших сетей.

Сети классов D и Е

Класс D предназначается для групповой передачи. Адрес групповой передачи представляет группу компьютеров на Интернет и используется, чтобы передать сообщение более чем одному компьютеру. InterNIC зарезервировал адреса класса Е для использования в будущем. Еще не известно точно, но предполагается, что это будет широковещательная (broadcasting) или групповая передача (multicasting). Вряд ли адреса класса Е будут когда-либо присваиваться одиночным сетевым компьютерам. Скорее всего до этого момента InterNIC выработает новый алгоритм адресации вместе с новой схемой обработки адресов.

Количество возможных сетевых адресов ограничено 3,7 миллиардами IP-адресов. Распределением адресов занимается Информационный центр Интернет (InterNIC). Он же следит, чтобы адрес не выдавался повторно. Адреса сетевых интерфейсов присваиваются администраторами внутри самостоятельных сетей. Класс A InterNIC присваивает большим сетям (количество компьютеров превышает 65 536), сетям среднего размера (от 256 до 65 536 компьютеров) присваивается класс В, а малым сетям, в которых меньше 256 компьютеров, присваивается класс С.

Адресное пространство, отведенное отдельной сети, используется наиболее удобным для администратора образом. В целях увеличения эффективности одна сеть может разделяться на несколько подсетей путем деления адресного пространства. Рассмотрим сеть класса В. Администратору такой сети отведено 16 битов для нумерации компьютеров. 16 битов — это два байта, один из которых можно использовать для нумерации подсетей, а второй — для нумерации компьютеров.

Теоретически, сетевой администратор может разделить сеть на 256 подсетей, к каждой из которых могут подключиться 256 компьютеров. Такая схема позволит вместо одной большой физической сети иметь множество меньшего размера. Любой внешний по отношению к сети компьютер ничего не знает о том, как организовано деление, и все равно будет слать данные по определенному адресу формата Интернет. То есть концепция деления на подсети работает только внутри самой сети.

Сетевые адреса делятся на три категории: обычные, групповые и широковещательные. Адреса классов А, В и С относятся к обычным, так как служат для обращения к одиночному сетевому компьютеру. Указывая широковещательный адрес, данные маршрутизируются сразу ко всем компьютерам в сети.

Групповой адрес обозначает определенную группу сетевых компьютеров. Компьютеры такой группы могут принадлежать разным сетям. Группа может состоять из неограниченного количества компьютеров. Принадлежность определенного компьютера к группе является динамической, то есть он может присоединяться или выходить из состава группы по своему усмотрению. Информация должна попадать одновременно к группе компьютеров, но необязательно к каждому. Хосты и маршрутизаторы группового вещания используют «протокол групповых сообщений Интернет» (IGMP). Комиссия по присвоению номеров Интернет (The Internet Assigned Number Authority, IANA) назначила набор официально известных групповых адресов. Официально известные групповые адреса представляют постоянно существующую группу сетевых компьютеров. Термин «постоянно» относится не к составу этой группы, а исключительно к присвоенным адресам.

IP-адреса

IPv4 использует 32-битные адреса, ограничивающие адресное пространство 4 294 967 296 (2 32 ) возможными уникальными адресами. У каждого хоста и маршрутизатора в Интеренете есть IP-адрес. IP-адрес не имеет отношения к хосту. Он имеет отношение к сетевому интерфейсу, поэтому иногда хост или маршрутизатор могут иметь несколько IP-адресов.

IP-адреса имеют иерархическую организацию. Первая часть имеет переменную длину и задает сеть, а последняя указывает на хост.

Обычно IP-адреса записываются в виде 4 десятичных чисел, каждое в диапозоне от 0 до 255, разделенными точками (dot-decimal notation). Каждая часть представляет один байт адреса. Например, шестнадцатиричный адрес 80D00297 записывается как 128.208.2.151.

Определение:

Префикс — непрерывный блок пространства IP-адресов, соответствующий сети, в которой сетевая часть совпадает для всех хостов.

Префикс задается наименьшим IP-адресом в блоке и размером блока. Размер определяется числом битов в сетевой части, оставшиеся биты в части хоста могут варьироваться. Таким образом, размер является степенью двойки. Он записывается после префикса IP-адреса в виде слэша и длины сетевой части в битах. В предыдущем примере префикс содержит 2 8 адресов и поэтому для сетевой части отводится 24 бита. Записывается так: 128.208.2.0/24.

Классы IP-сетей

Также, сколько бит используется сетевым ID и сколько бит доступно для идентификации хостов (интерфейсов) в этой сети, определяется сетевыми классами.

Всего 3 класса IP-адресов:

Класс A. IP сетевых адресов использует левые 8 бит (самый левый байт) для указания сети, оставшиеся 24 бита (оставшиеся три байта) для идентификации интерфейса хоста в этой сети. Адреса класса A всегда имеют самый левый бит самого левого байта нулевым, то есть значения от 0 до 127 для первого байта в десятичной нотации. Таким образом доступно максимум 128 адресов сетей класса A, каждый из которых может содержать до 33,554,430 интерфейсов. Однако сети 0.0.0.0 (известная как маршрут по умолчанию) и 127.0.0.0 (loop back сеть) имеют специальное назначение и не доступны для использования в качестве идентификаторов сети. Поэтому доступно только 126 адресов сетей класса A.
Класс B. IP сетевых адресов использует левые 16 бит (два левых байта) для идентификации сети, оставшиеся 16 бит (последние два байта) указывают хостовые интерфейсы. Адрес класса B всегда имеет самые левые два бита установленными в 1 0. Таким образом для номера сети остается 14 бит, что дает 32767 доступных сетей класса B. Первый байт адреса сети класса B может принимать значения от 128 до 191, и каждая из таких сетей может иметь до 32,766 доступных интерфейсов.
Класс C. IP сетевых адресов использует левые 24 бит (три левых байта) для идентификации сети, оставшиеся 8 бит (последний байт) указывает хостовый интерфейс. Адрес класса С всегда имеет самые левые три бита установленными в 1 1 0. Таким образом для номера сети остается 14 бит, что дает 4,194,303 доступных сетей класса B. Первый байт адреса сети класса B может принимать значения от 192 до 255, и каждая из таких сетей может иметь до 254 доступных интерфейсов. Однако сети класса C с первым байтом больше, чем 223, зарезервированы и не используются.

Существует также специальные адреса, которые зарезервированы для ‘несвязанных’ сетей — это сети, которые используют IP, но не подключены к Internet. Вот эти адреса:

Одна сеть класса A: 10.0.0.0
16 сетей класса B: 172.16.0.0 — 172.31.0.0
256 сетей класса С: 192.168.0.0 — 192.168.255.0

Сетевые адреса, адреса интерфейсов и широковещательные адреса

IP адрес может означать одно из трех:

Адрес IP сети (группа IP устройств, имеющих доступ к общей среде передаче — например, все устройства в сегменте Ethernet). Сетевой адрес всегда имеет биты интерфейса (хоста) адресного пространства установленными в 0 (если сеть не разбита на подсети — как мы еще увидим);
Широковещательный адрес IP сети (адрес для ‘разговора’ со всеми устройствами в IP сети). Широковещательные адреса для сети всегда имеют интерфейсные (хостовые) биты адресного пространства установленными в 1 (если сеть не разбита на подсети — опять же, как мы вскоре увидим).
Адрес интерфейса (например Ethernet-адаптер или PPP интерфейс хоста, маршрутизатора, сервера печать итд). Эти адреса могут иметь любые значения хостовых битов, исключая все нули или все единицы — чтобы не путать с адресами сетей и широковещательными адресами.

Для сети класса A: (один байт под адрес сети, три байта под номер хоста)

10.0.0.0 сеть класса А, потому что все хостовые биты равны 0.
10.0.1.0 адрес хоста в этой сети
10.255.255.255 широковещательный адрес этой сети, поскольку все сетевые биты установлены в 1

172.17.0.0 сеть класса B
172.17.0.1 адрес хоста в этой сети
172.17.255.255 сетевой широковещательный адрес

192.168.3.0 адрес сети класса C
192.168.3.42 хостовый адрес в этой сеть
192.168.3.255 сетевой широковещательный адрес

Почти все доступные сетевые IP-адреса принадлежат классу C.

Маска подсети

Длина префикса не выводится из IP-адреса, поэтому протоколу маршрутизации вынуждены передавать префиксы на маршрутизаторы. Иногда префиксы задаются с помощью указания длины.

Определение:

Маска подсети — двоичная маска, соответствующая длине префикса, в которой единицы указывают на сетевую часть.

То есть маска подсети определяет как будут локально интерпретироваться IP адреса в сегменте IP сети, что для нас весьма важно, поскольку определяет процесс разбивки на подсети.

Стандартная маска подсети — все сетевые биты в адресе установлены в ‘1’ и все хостовые биты установлены в ‘0’. Это означает, что стандартные маски подсети для трех классов сетей:

A класс — маска подсети: 255.0.0.0
B класс — маска подсети: 255.255.0.0
C класс — маска подсети: 255.255.255.0

Выполненение операции И между маской и IP-адресом позволяет выделить сетевую часть.

О маске подсети нужно помнить три вещи:

Маска подсети предназначена только для локальной интерпретации локальных IP адресов (где локальный значит — в том же сетевом сегменте);
Маска подсети — не IP адрес — она используется для локальной модификации интерпретации IP адреса.

Бесклассовая междоменная маршрутизация

Изначально использовалась классовая адресация (INET), но со второй половины 90-х годов XX века она была вытеснена бесклассовой адресацией (CIDR), при которой количество адресов в сети определяется маской подсети.

Никто не знает точно, сколько всего сетей подключено к Интернету, но очевидно, что их много — возможно, порядка миллиона. Различные алгоритмы маршрутизации требуют, чтобы каждый маршрутизатор обменивался информацией о доступных ему адресах с другими маршрутизаторами. Чем больше размер таблицы, тем больше данных необходимо передавать и обрабатывать. С ростом размера таблицы время обработки растет как минимум линейно. Чем больше данных приходится передавать, тем выше вероятность потери (в лучшем случае временной) части информации по дороге, что может привести к нестабильности работы алгоритмов выбора маршрутов.

К счастью, способ уменьшить размер таблиц маршрутизации все же существует. Применим тот же принцип, что и при разбиении на подсети: маршрутизатор может узнавать о расположении IP-адресов по префиксам различной длины. Но вместо того чтобы разделять сеть на подсети, мы объединим несколько коротких префиксов в один длинный. Этот процесс называется агрегацией маршрута (route aggregation). Длинный префикс, полученный в результате, иногда называют суперсетью (supernet), в противоположность подсетям с разделением блоков адресов.

При агрегации IP-адреса содержатся в префиксах различной длины. Один и тот же IP-адрес может рассматриваться одним маршрутизатором как часть блока /22 (содержащего 2 10 адресов), а другим — как часть более крупного блока /20 (содержащего 2 12 адресов). Это зависит от того, какой информацией обладает маршрутизатор. Такой метод работает и для разбиения на подсети и называется CIDR (Classless InterDomain Routing — бесклассовая междоменная маршрутизация).

Сеть класса с содержит сколько компьютеров