Материал: Lab_rabota_5
В IPv4-сети индивидуальные адреса, применяемые к оконечному устройству, называются узловыми адресами. Для одноадресной рассылки адреса, присвоенные двум оконечным устройствам, используются в качестве IPv4-адресов источника и назначения. В процессе инкапсуляции узел источника использует свой IPv4-адрес как адрес источника, а IPv4-адрес узла назначения как адрес назначения. Независимо от того, является ли адрес назначения, определивший пакет, одноадресным, широковещательным или многоадресным, адрес источника любого пакета всегда является адресом одноадресной рассылки узла источника.
Примечание. В этом курсе любая коммуникация между устройствами является одноадресной, если не указано иное.
IPv4-адреса узла являются одноадресными и входят в диапазон адресов от 0.0.0.0 до 223.255.255.255. Однако в этом диапазоне есть множество адресов, зарезервированных для специальных целей. Такие адреса будут рассмотрены позже.
Широковещательная рассылка
Широковещательная передача используется для отправки пакетов всем узлам в сети через широковещательный сетевой адрес. Пакет широковещательной рассылки содержит IPv4-адрес назначения, в узловой части которого присутствуют только единицы (1). Это означает, что пакет получат и обработают все узлы в локальной сети (домене широковещательной рассылки). Широковещательные рассылки предусмотрены во многих сетевых протоколах, например DHCP. Когда узел получает пакет, отправленный на широковещательный сетевой адрес, узел обрабатывает пакет так же, как и пакет, отправленный на адрес одноадресной рассылки.
Есть два типа широковещательной рассылки: прямая и ограниченная. Прямая широковещательная рассылка отправляется всем узлам в конкретной сети. Например, узел в сети 172.16.4.0/24 отправляет пакет на адрес 172.16.4.255. Ограниченная широковещательная рассылка отправляется на адрес 255.255.255.255. По умолчанию, маршрутизаторы не пересылают широковещательные рассылки.
Например, узел в пределах сети 172.16.4.0/24 отправляет широковещательную рассылку всем узлам внутри своей сети, используя пакет с адресом назначения 255.255.255.255.
Широковещательный пакет использует ресурсы в сети и заставляет каждый принимающий узел в сети обрабатывать этот пакет. Таким образом, трафик широковещательной рассылки должен быть ограниченным, чтобы не влиять на производительность сети и других устройств. Поскольку маршрутизаторы разделяют домены широковещательной рассылки, разделение сетей может повысить производительность сети за счет устранения чрезмерного трафика широковещательной рассылки.
Многоадресная рассылка
Многоадресная рассылка уменьшает трафик, позволяя узлу отправлять один пакет выбранной группе узлов, которые подписаны на группу многоадресной рассылки.
Для многоадресной рассылки в протоколе IPv4 зарезервированы адреса от 224.0.0.0 до 239.255.255.255. Групповые IPv4-адреса от 224.0.0.0 до 224.0.0.255 зарезервированы для многоадресной рассылки в пределах локальной сети. Эти адреса используются для групп многоадресной рассылки в локальной сети. Маршрутизатор, подключенный к локальной сети, распознает, что эти пакеты адресованы локальной группе многоадресной рассылки, и не пересылает их дальше. Обычно зарезервированные локальные адреса применяются в протоколах маршрутизации с помощью многоадресной передачи для обмена данными маршрутизации. Например, адрес 224.0.0.9 зарезервирован для протокола маршрутизации (Routing Information Protocol, RIP) версии 2 для обмена данными с другими маршрутизаторами RIPv2.
Узлы, которые получают конкретные многоадресные данные, называются клиентами многоадресной рассылки. Клиенты многоадресной рассылки используют сервисы, запрошенные программой клиента для подписки на группу многоадресной рассылки.
Каждая группа многоадресной рассылки представлена одним групповым IPv4-адресом назначения. Когда IPv4-узел подписывается на группу многоадресной рассылки, он обрабатывает пакеты, адресованные на этот групповой адрес, а также пакеты, адресованные на его уникальный индивидуальный адрес.
Публичные и частные IPv4-адреса
Публичные IPv4-адреса представляют собой адреса, на глобальном уровне маршрутизируемые между маршрутизаторами интернет-провайдеров (Internet Service Provider, ISP). Однако не все доступные IPv4-адреса можно использовать в Интернете. Имеются блоки адресов, называемые частными адресами, которые в большинстве компаний назначаются в качестве IPv4-адресов внутренних узлов.
В середине 1990-х из-за исчерпания адресного пространства IPv4 были введены частные IPv4-адреса. Частные IPv4-адреса не являются уникальными и могут использоваться во внутренней сети.
В частности, блоками частных адресов являются:
10.0.0.0 /8 или от 10.0.0.0 до 10.255.255.255
172.16.0.0 /12 или от 172.16.0.0 до 172.31.255.255
192.168.0.0 /16 или от 192.168.0.0 до 192.168.255.255
Важно знать, что адреса в этих блоках адресов не допустимы для использования в Интернете и должны отфильтровываться (отклоняться) интернет-маршрутизаторами. Например, на этом рисунке пользователи сети 1, 2 или 3 отправляют пакеты на удаленные узлы назначения. Маршрутизаторы ISP будут видеть, что IPv4-адреса источника в этих пакетах являются частными, и поэтому будут отклонять пакеты.
Примечание. Частные адреса определены в RFC 1918.
Большинство организаций использует частные IPv4-адреса для своих внутренних узлов. Однако эти адреса RFC 1918 не маршрутизируются в Интернете и должны быть преобразованы в публичные IPv4-адреса. Преобразование сетевых адресов (Network Address Translation, NAT) используется для преобразования частного IPv4-адреса в публичный IPv4-адрес. Это обычно выполняется на маршрутизаторе, который обеспечивает соединение между внутренней сетью и сетью ISP.
Домашние маршрутизаторы выполняют ту же функцию. Например, большинство домашних маршрутизаторов назначают IPv4-адреса своим проводным и беспроводным узлам на основе частного адреса 192.168.1.0 /24. Интерфейсу домашнего маршрутизатора, который подключается к сети ISP, назначается публичный IPv4-адрес для его использования в Интернете.