Сидни Фейт - TCP/IP Архитектура, протоколы, реализация (включая IP версии 6 и IP Security)
5.18.2 Широковещательная рассылка в локальной подсети
Несколько IP-адресов используется для указания на широковещательную рассылку. В такой рассылке датаграммы можно направить на заданный набор систем в пределах ограниченной области.
IP-адрес 255.255.255.255 (т.е. адрес, содержащий 32 единицы) рассылает датаграмму всем системам локальной связи. (Некоторые продукты, и в частности BSD 2.4 TCP/IP, используют для широковещательных рассылок нули вместо единиц. Это нестандартизованный способ, и с течением времени такие операционные системы должны быть заменены на правильные.) Такие широковещательные рассылки применяются, например, в протоколах BOOTP и DHCP, когда при загрузке система запрашивает для себя IP-адрес и инициализационные данные у загрузочного сервера. Клиент посылает boot-запрос по адресу 255.255.255.255 и использует зарезервированный адрес 0.0.0.0 как IP-адрес источника.
Широковещательные рассылки в локальных сетях реализуются путем обрамления IP-датаграммы кадром, заголовок которого содержит в поле адреса назначения все единицы, что соответствует физическому адресу широковещательной рассылки.
5.18.3 Широковещательные рассылки к подсети
Широковещательную рассылку можно направить к заданной подсети, которая непосредственно подключена к подсети-источнику или может быть удаленной подсетью для хоста источника. Например, если 131.18.7.0 является подсетью сети класса В, то для широковещательного сообщения ко всем узлам этой подсети нужно использовать адрес 131.18.7.255.
Если подсеть назначения является удаленной, то в результате отправки датаграммы IP по широковещательному адресу одна ее копия будет предназначена маршрутизатору, подключенному к сети 131.18.7.0. Предполагая, что подсеть является локальной, маршрутизатор применит адрес физической широковещательной рассылки в поле назначения кадра MAC для пересылки сообщения всем хостам подсети.
Отметим, что при этом подразумевается отсутствие у систем зарезервированного IP-адреса 130.18.7.255.
5.18.4 Широковещательные рассылки в сети
Допустимо посылать датаграмму IP на каждый хост заданной удаленной сети. Это выполняется при установке всей локальной части адреса в единицы. Например, если администратору нужно послать объявление на все узлы сети 201.49.16.0 класса С с топологией Ethernet, то для такой широковещательной рассылки подойдет IP-адрес:
201.49.16.255
Однако этот адрес не должен быть присвоен ни одному из хостов.
Адрес 131.18.255.255 должен применяться для отправки сообщения на все узлы сети класса С. Отметим, что, хотя и допустимо присваивать номер 255 одной из подсетей, это приведет к проблемам: неясно, предназначена ли широковещательная рассылка 130.15.255.255 для подсети или для всей сети. Чтобы исключить такие ситуации, никогда не следует присваивать номера из всех единиц (например, 255) для подсетей.
5.18.5 Ограничения на IP-адрес
Набор доступных IP-адресов существенно сокращается из-за применения специальных форматов для широковещательных рассылок и таблиц маршрутизации. Стандарт RFC 1122 Requirements for Internet Hosts — Communication Layers (Требования к хостам Интернета — уровни взаимодействия) гласит:
■ Поля сети, подсети или хоста не должны содержать одни нули.
■ Поля сети, подсети или хоста не должны содержать одни единицы. Следовательно, на практике поле должно быть длиной не менее 2 бит.
5.18.6 Кольцевой адрес
Полной противоположностью широковещательной рассылке является метод, когда сообщение вообще не покидает хоста. Существует множество хостов, совмещающих функции клиента и сервера. Локальные сервер и хост взаимодействуют друг с другом через IP внутри данного компьютера. Для этого служит специальный адрес, называемый кольцевым (loopback). По соглашению, для этого используется любой адрес, начинающийся на 127. На практике обычно применяют только адрес 127.0.0.1. Отметим, что для такого адреса резервируется адресное пространство целой сети класса С.
Работу кольцевого адреса легко увидеть. Например, клиент и сервер FTP программы Chameleon могут одновременно соединяться в среде Microsoft Windows. После запуска сервера выводится экран, показанный на рис. 5.9.
Рис. 5.9. Сервер FTP в среде Windows
Клиент соединяется с сервером посредством кольцевого адреса 127.0.0.1 (см. рис. 5.10). Любые выполняемые клиентом пересылки файлов просто копируют файлы из одного каталога персонального компьютера в другой каталог того же компьютера. Журнал регистрации сервера позволяет записать выполняемые при этом операции с адресом 127.0.0.1 (см. рис. 5.11).
Рис. 5.10. Клиент FTP соединяется с локальным сервером
Рис. 5.11. Операции клиента с сервером FTP
5.18.7 Заключение о зарезервированных специальных адресах
Различные типы специальных адресов представлены в таблице 5.3.
Таблица 5.3 Специальные адреса
Адреса Описание 0.0.0.0 Используется как адрес источника в конфигурационном запросе при загрузке. Также отмечает маршрутизатор по умолчанию в таблице маршрутизации. 127.0.0.0 Зарезервирован 127.0.0.1 Кольцевой адрес. Клиентом и сервером является один и тот же хост. 127.0.0.2-127.255.255.255 Зарезервированы 128.0.0.0 Зарезервирован 191.255.0.0 Зарезервирован 192.0.0.0 Зарезервирован 255.255.255.0 Зарезервирован 240.0.0.0-255.255.255.254 Зарезервированы 255.255.255.255 Широковещательная рассылка на локально подключенные локальные сети.5.19 Суперсети и CIDR
Методы присваивания адресов с использованием классов А, В и С крайне неэффективны. Адрес класса С предоставляет не более 254 доступных вариантов (0 и 255 нельзя использовать как адреса узлов). С другой стороны, если организации требуется несколько сотен или тысяч адресов, то ей нужно присвоить адрес класса В, и многие адреса такого пространства не будут задействованы.
Больший смысл имеет побитовое выделение адресного пространства в соответствии с реальными потребностями организации. Это сделать очень просто. Например, если организации нужно 4000 адресов, то ей предоставляется 12 бит для применения в локальной части ее адресного пространства. Оставшиеся 20 бит образуют фиксированный префикс, используемый как адрес новой суперсети или префиксной части адреса. Общепринятым способом указания размера такой бесклассовой части адреса является /20.
Первоначально выделение адресов для суперсетей производилось из доступного пространства номеров класса С. Получение 20-битового префикса эквивалентно получению 16 последовательных адресов класса С.
Таблица 5.4 Блоки CIDR из адресного пространства класса С
Размер сетевой части Количество бит в локальной части Эквивалентное число сетей класса С Количество адресов для организации /24 8 1 256 /23 9 2 512 /22 10 4 1 024 /21 11 8 2 048 /20 12 16 4 096 /19 13 32 8 192 /18 14 64 16 384 /17 15 128 32 768В таблице 5.4 показаны различные адресные блоки, которые могут присваиваться из адресного пространства класса С. Для направления информации в организацию с такими адресами маршрутизатор Интернета должен знать:
