Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Основы функционирования протокола TCP/IP (IP-адрес, маска подсети, основной шлюз; деление на подсети с помощью маски подсети; введение в IP-маршрутизацию).



Основы функционирования протокола TCP/IP (IP-адрес, маска подсети, основной шлюз; деление на подсети с помощью маски подсети; введение в IP-маршрутизацию).

Адресация узлов в IP-сетях

В сетях TCP/IP принято различать адреса сетевых узлов трех уровней

  • физический (или локальный) адрес узла (МАС-адрес сетевого адаптера или порта маршрутизатора); эти адреса назначаются производителями сетевого оборудования;
  • IP-адрес узла (например, 192.168.0.1 ), данные адреса назначаются сетевыми администраторами или Интернет-провайдерами;
  • символьное имя (например, www.microsoft.com); эти имена также назначаются сетевыми администраторами компаний или Интернет-провайдерами.

Рассмотрим подробнее IP-адресацию.

Компьютеры или другие сложные сетевые устройства, подсоединенные к нескольким физическим сетям, имеют несколько IP-адресов — по одному на каждый сетевой интерфейс. Схема адресации позволяет проводить единичную, широковещательную и групповую адресацию. Таким образом, выделяют 3 типа IP-адресов.

  1. Unicast-адрес (единичная адресация конкретному узлу) — используется в коммуникациях " один-к-одному".
  2. Broadcast-адрес (широковещательный адрес, относящийся ко всем адресам подсети) — используется в коммуникациях " один-ко-всем". В этих адресах поле идентификатора устройства заполнено единицами. IP-адресация допускает широковещательную передачу, но не гарантирует ее — эта возможность зависит от конкретной физической сети. Например, в сетях Ethernet широковещательная передача выполняется с той же эффективностью, что и обычная передача данных, но есть сети, которые вообще не поддерживают такой тип передачи или поддерживают весьма ограничено.
  3. Multicast-адрес (групповой адрес для многоадресной отправки пакетов) — используется в коммуникациях " один-ко-многим". Поддержка групповой адресации используется во многих приложениях, например, приложениях интерактивныхконференций. Для групповой передачи рабочие станции и маршрутизаторы используют протокол IGMP, который предоставляет информацию о принадлежности устройств определенным группам.

Unicast-адреса.

Каждый сетевой интерфейс на каждом узле сети должен иметь уникальный unicast-адрес. IP-адрес имеет длину 4 байта (или 32 бита). Для удобства чтения адресов 32-битные числа разбивают на октеты по 8 бит, каждый октет переводят в десятичную систему счисления и при записи разделяют точками. Например, IP-адрес 11000000101010000000000000000001 записывается как 192.168.0.1.

IP-адрес состоит из двух частей — идентификатор сети (префикс сети, Network ID) и идентификатор узла (номер устройства, Host ID). Такая схема приводит к двухуровневой адресной иерархии. Структура IP-адреса изображена на рис. 4.1.


Рис. 4.1.

Идентификатор сети идентифицирует все узлы, расположенные на одном физическом или логическом сегменте сети, ограниченном IP-маршрутизаторами. Все узлы, находящиеся в одном сегменте должны иметь одинаковый идентификатор сети.

Идентификатор узла идентифицирует конкретный сетевой узел (сетевой адаптер рабочей станции или сервера, порт маршрутизатора). Идентификатор узла должен быть уникален для каждого узла внутри IP-сети, имеющей один идентификатор сети.

Таким образом, в целом IP-адрес будет уникален для каждого сетевого интерфейса всей сети TCP/IP.

Соотношение между идентификатором сети и идентификатором узла в IP-адресе определяется с помощью маски подсети (Network mask), которая имеет длину также 4 байта и также записывается в десятичной форме по 4 октета, разделенных точками. Старшие биты маски подсети, состоящие из 1, определяют, какие разряды IP-адреса относятся к идентификатору сети. Младшие биты маски, состоящие из 0, определяют, какие разряды IP-адреса относятся к идентификатору узла.

IP-адрес и маска подсети — минимальный набор параметров для конфигурирования протокола TCP/IP на сетевом узле.

Для обеспечения гибкости в присваивании адресов компьютерным сетям разработчики протокола определили, что адресное пространство IP должно быть разделено на три различных класса — А, В и С.

В дополнение к этим трем классам выделяют еще два класса. D — этот класс используется для групповой передачи данных. Е — класс, зарезервированный для проведения экспериментов.

IP-адреса класса А.

Старший бит любого IP-адреса в сети класса А всегда равен 0. Идентификатор сети состоит из 8 бит, идентификатор узла — 24 бита. Маска подсети для узлов сетей класса A — 255.0.0.0. Структура IP-адресов класса А приведена на рис. 4.2.


Рис. 4.2.

IP-адреса класса B.

Два старших бита любого IP-адреса в сети класса B всегда равны 10. Идентификатор сети состоит из 16 бит, идентификатор узла — 16 бит. Маска подсети для узлов сетей класса B — 255.255.0.0. Структура IP-адресов класса B приведена на рис. 4.3.


Рис. 4.3.

IP-адреса класса C.

Три старших разряда любого IP-адреса в сети класса C всегда равны 110. Идентификатор сети состоит из 24 разрядов, идентификатор узла — из 8 разрядов. Маска подсети для узлов сетей класса C — 255.255.255.0. Структура IP-адресов класса C приведена на рис. 4.4.


Рис. 4.4.

Класс D

IP-адреса класса D используются для групповых адресов (multicast-адреса). Четыре старших разряда любого IP-адреса в сети класса D всегда равны 1110. Оставшиеся 28 бит используются для назначения группового адреса.

Класс E

Пять старших разрядов любого IP-адреса в сети класса E равны 11110. Адреса данного класса зарезервированы для будущего использования (и не поддерживаются системой Windows Server).

Правила назначения идентификаторов сети (Network ID)

  • первый октет идентификатора сети не может быть равен 127 (адреса вида 127.x.y.z предназначены для отправки узлом пакетов самому себе и используются как правило для отладки сетевых приложений, такие адреса называются loopback-адресами, или адресами обратной связи);
  • все разряды идентификатора сети не могут состоять из одних 1 (IP-адреса, все биты идентификаторов сети которых установлены в 1, используются при широковещательной передаче информации);
  • все разряды идентификатора сети не могут состоять из одних 0 (в IP-адресах все биты, установленные в ноль, соответствуют либо данному устройству, либо данной сети);
  • идентификатор каждой конкретной сети должен быть уникальным среди подсетей, объединенных в одну сеть с помощью маршрутизаторов.

Диапазоны возможных идентификаторов сети приведены в табл. 4.1.

Таблица 4.1.
Класс сети Наименьший идентификатор сети Наибольший идентификатор сети Количество сетей
Класс A 1.0.0.0 126.0.0.0
Класс B 128.0.0.0 191.255.0.0
Класс C 192.0.0.0 223.255.255.0

Правила назначения идентификаторов узла (Host ID)

  • все разряды идентификатора узла не могут состоять из одних 1 (идентификатор узла, состоящий из одних 1, используется для широковещательных адресов, или broadcast-адресов);
  • все разряды идентификатора узла не могут состоять из одних 0 (если разряды идентификатора узла равны 0, то такой адрес обозначает всю подсеть, например, адрес 192.168.1.0 с маской подсети 255.255.255.0 обозначает всю подсеть с идентификатором сети 192.168.1;
  • идентификатор узла должен быть уникальным среди узлов одной подсети.

Диапазоны возможных идентификаторов узла приведены в табл. 4.2.

Таблица 4.2.
Класс сети Наименьший идентификатор узла Наибольший идентификатор узла Количество узлов
Класс A w.0.0.1 w.255.255.254
Класс B w.x.0.1 w.x.255.254
Класс C w.x.y.1 w.x.y.254

Другим способом обозначения сети, более удобным и более кратким, является обозначение сети с сетевым префиксом. Такое обозначение имеет вид " /число бит маски подсети". Например, подсеть 192.168.1.0 с маской подсети 255.255.255.0 можно более кратко записать в виде 192.168.1.0/24, где число 24 длина маски подсети в битах.

Введение в IP-маршрутизацию

Для начала уточним некоторые понятия:

  • сетевой узел (node) — любое сетевое устройство с протоколом TCP/IP;
  • хост (host) — сетевой узел, не обладающий возможностями маршрутизации пакетов;
  • маршрутизатор (router) — сетевой узел, обладающий возможностями маршрутизации пакетов

IP-маршрутизация — это процесс пересылки unicast-трафика от узла-отправителя к узлу –получателю в IP-сети с произвольной топологией.

Когда один узел IP-сети отправляет пакет другому узлу, в заголовке IP-пакета указываются IP-адрес узла отправителя и IP-адрес узла-получателя. Отправка пакета происходит следующим образом:

  1. Узел-отправитель определяет, находится ли узел-получатель в той же самой IP-сети, что и отправитель (в локальной сети), или в другой IP-сети (в удаленной сети). Для этого узел-отправитель производит поразрядное логическое умножение своего IP-адреса на маску подсети, затем поразрядное логическое умножение IP-адреса узла получателя также на свою маску подсети. Если результаты совпадают, значит, оба узла находятся в одной подсети. Если результаты различны, то узлы находятся в разных подсетях.
  2. Если оба сетевых узла расположены в одной IP-сети, то узел-отправитель сначала проверяет ARP-кэш на наличие в ARP-таблице MAC-адреса узла-получателя. Если нужная запись в таблице имеется, то дальше отправка пакетов производится напрямую узлу-получателю на канальном уровне. Если же в ARP-таблице нужной записи нет, то узел-отправитель посылает ARP-запрос для IP-адреса узла-получателя, ответ помещает в ARP-таблицу и после этого передача пакета также производится на канальном уровне (между сетевыми адаптерами компьютеров).
  3. Если узел-отправитель и узел-получатель расположены в разных IP-сетях, то узел-отправитель посылает данный пакет сетевому узлу, который в конфигурации отправителя указан как " Основной шлюз" (default gateway). Основной шлюз всегда находится в той же IP-сети, что и узел-отправитель, поэтому взаимодействие происходит на канальном уровне (после выполнения ARP-запроса). Основной шлюз — это маршрутизатор, который отвечает за отправку пакетов в другие подсети (либо напрямую, либо через другие маршрутизаторы).

Рассмотрим пример, изображенный на рис. 4.5.


Рис. 4.5.

В данном примере 2 подсети: 192.168.0.0/24 и 192.168.1.0/24. Подсети объединены в одну сеть маршрутизатором. Интерфейс маршрутизатора в первой подсети имеет IP-адрес 192.168.0.1, во второй подсети - 192.168.1.1. В первой подсети имеются 2 узла: узел A ( 192.168.0.5 ) и узел B ( 192.168.0.7 ). Во второй подсети имеется узел C с IP-адресом 192.168.1.10.

Если узел A будет отправлять пакет узлу B, то сначала он вычислит, что узел B находится в той же подсети, что и узел A (т.е. в локальной подсети), затем узел A выполнит ARP-запрос для IP-адреса 192.168.0.7. После этого содержимое IP-пакета будет передано на канальный уровень, и информация будет передана сетевым адаптером узла A сетевому адаптеру узла B. Это пример прямой доставки данных (или прямой маршрутизации, direct delivery).

Если узел A будет отправлять пакет узлу C, то сначала он вычислит, что узел C находится в другой подсети (т.е. в удаленной подсети). После этого узел A отправит пакет узлу, который в его конфигурации указан в качестве основного шлюза (в данном случае это интерфейс маршрутизатора с IP-адресом 192.168.0.1). Затем маршрутизатор с интерфейса 192.168.1.1 выполнит прямую доставку узлу C. Это пример непрямой доставки (или косвенной маршрутизации, indirect delivery) пакета от узла A узлу C. В данном случае процесс косвенной маршрутизации состоит из двух операций прямой маршрутизации.

В целом процесс IP-маршрутизации представляет собой серии отдельных операций прямой или косвенной маршрутизации пакетов.

Каждый сетевой узел принимает решение о маршрутизации пакета на основе таблицы маршрутизации, которая хранится в оперативной памяти данного узла. Таблицы маршрутизации существуют не только у маршрутизаторов с несколькими интерфейсами, но и у рабочих станций, подключаемых к сети через сетевой адаптер. Таблицу маршрутизации в системе Windows можно посмотреть по команде route print. Каждая таблица маршрутизации содержит набор записей. Записи могут формироваться различными способами:

  • записи, созданные автоматически системой на основе конфигурации протокола TCP/IP на каждом из сетевых адаптеров;
  • статические записи, созданные командой route add или в консоли службы Routing and Remote Access Service;
  • динамические записи, созданные различными протоколами маршрутизации (RIP или OSPF).

Рассмотрим два примера: таблицу маршрутизации типичной рабочей станции, расположенной в локальной сети компании, и таблицу маршрутизации сервера, имеющего несколько сетевых интерфейсов.

Рабочая станция.

В данном примере имеется рабочая станция с системой Windows XP, с одним сетевым адаптером и такими настройками протокола TCP/IP: IP-адрес —192.168.1.10, маска подсети — 255.255.255.0, основной шлюз — 192.168.1.1.

Введем в командной строке системы Windows команду route print, результатом работы команды будет следующий экран (рис. 4.6; в скобках приведен текст для английской версии системы):


Рис. 4.6.

Список интерфейсов — список сетевых адаптеров, установленных в компьютере. Интерфейс MS TCP Loopback interface присутствует всегда и предназначен для обращения узла к самому себе. Интерфейс Realtek RTL8139 Family PCI Fast Ethernet NIC — сетевая карта.

Далее идет сама таблица маршрутов. Каждая строка таблицы — это маршрут для какой-либо IP-сети. Ее столбцы:

Сетевой адрес — диапазон IP-адресов, которые достижимы с помощью данного маршрута.

Маска сети — маска подсети, в которую отправляется пакет с помощью данного маршрута.

Адрес шлюза — IP-адрес узла, на который пересылаются пакеты, соответствующие данному маршруту.

Интерфейс — обозначение сетевого интерфейса данного компьютера, на который пересылаются пакеты, соответствующие маршруту.

Метрика — условная стоимость маршрута. Если для одной и той же сети есть несколько маршрутов, то выбирается маршрут с минимальной стоимостью. Как правило, метрика — это количество маршрутизаторов, которые должен пройти пакет, чтобы попасть в нужную сеть.

Проанализируем некоторые строки таблицы.

Первая строка таблицы соответствует значению основного шлюза в конфигурации TCP/IP данной станции. Сеть с адресом " 0.0.0.0" обозначает " все остальные сети, не соответствующие другим строкам данной таблицы маршрутизации".

Вторая строка — маршрут для отправки пакетов от узла самому себе.

Третья строка (сеть 192.168.1.0 с маской 255.255.255.0 ) — маршрут для отправки пакетов в локальной IP-сети (т.е. той сети, в которой расположена данная рабочая станция).

Последняя строка — широковещательный адрес для всех узлов локальной IP-сети.

Последняя строка на рис. 4.6 — список постоянных маршрутов рабочей станции. Это статические маршруты, которые созданы командой route add. В данном примере нет ни одного такого статического маршрута.

Сервер.

Теперь рассмотрим сервер с системой Windows 2003 Server, с тремя сетевыми адаптерами:

  • Адаптер 1 — расположен во внутренней сети компании (IP-адрес — 192.168.1.10, маска подсети — 255.255.255.0 );
  • Адаптер 2 — расположен во внешней сети Интернет-провайдера ISP-1 (IP-адрес — 213.10.11.2, маска подсети — 255.255.255.248, ближайший интерфейс в сети провайдера — 213.10.11.1 );
  • Адаптер 3 — расположен во внешней сети Интернет-провайдера ISP-2 (IP-адрес — 217.1.1.34, маска подсети — 255.255.255.248, ближайший интерфейс в сети провайдера — 217.1.1.33 ).

IP-сети провайдеров — условные, IP-адреса выбраны лишь для иллюстрации (хотя вполне возможно случайное совпадение с какой-либо существующей сетью).

Кроме того, на сервере установлена Служба маршрутизации и удаленного доступа для управления маршрутизацией пакетов между IP-сетями и доступа в сеть компании через модемный пул.

В данном случае команда route print выдаст таблицу маршрутизации, изображенную на рис. 4.7.


Рис. 4.7.

В таблице в списке интерфейсов отображены три сетевых адаптера разных моделей, адаптер обратной связи (MS TCP Loopback interface) и WAN (PPP/SLIP) Interface— интерфейс для доступа в сеть через модемный пул.

Отметим особенности таблицы маршрутов сервера с несколькими сетевыми интерфейсами.

Первая строка похожа на первую строку в таблице рабочей станции. Она также соответствует значению основного шлюза в конфигурации TCP/IP данной станции. Заметим, что только на одном интерфейсе можно задавать параметр " Основной шлюз". В данном случае этот параметр был задан на одном из внешних интерфейсов (это же значение отражено и в конце таблицы в строке " Основной шлюз" ).

Как и в рабочей станции, для каждого интерфейса есть маршруты как для unicast-пакетов, так и для широковещательных (broadcast) для каждой подсети.

Во второй строке содержится статический маршрут, сконфигурированный в консоли Службы маршрутизации и удаленного доступа, для пересылки пакетов в сеть196.15.20.16/24.

Поддержка таблиц маршрутизации.

Есть два способа поддержки актуального состояния таблиц маршрутизации: ручной и автоматический.

Ручной способ подходит для небольших сетей. В этом случае в таблицы маршрутизации вручную заносятся статические записи для маршрутов. Записи создаются либо командой route add, либо в консоли Службы маршрутизации и удаленного доступа.

В больших сетях ручной способ становится слишком трудоемким и чреват ошибками. Автоматическое построение и модификация таблиц маршрутизации производится так называемыми " динамическими маршрутизаторами" . Динамические маршрутизаторы отслеживают изменения в топологии сети, вносят необходимые изменения в таблицы маршрутов и обмениваются данной информацией с другими маршрутизаторами, работающими по тем же протоколам маршрутизации. В Windows Server реализована динамическая маршрутизация в Службе маршрутизации и удаленного доступа. В данной службе реализованы наиболее распространенные протоколы маршрутизации — протокол RIP версий 1 и 2 и протокол OSPF.

Служба DNS: домены и зоны

Как уже говорилось выше, каждый DNS-сервер отвечает за обслуживание определенной части пространства имен DNS. Информация о доменах, хранящаяся в БД сервера DNS, организуется в особые единицы, называемые зонами (zones). Зона - основная единица репликации данных между серверами DNS. Каждая зона содержит определенное количество ресурсных записей для соответствующего домена и, быть может, его поддоменов.

Системы семейства Windows Server поддерживают следующие типы зон:

  • Стандартная основная (standard primary) - главная копия стандартной зоны; только в данном экземпляре зоны допускается производить какие-либо изменения, которые затем реплицируются на серверы, хранящие дополнительные зоны;
  • Стандартная дополнительная (standard secondary) - копия основной зоны, доступная в режиме " только-чтение", предназначена для повышения отказоустойчивости и распределения нагрузки между серверами, отвечающими за определенную зону; процесс репликации изменений в записях зон называется " передачей зоны" ( zone transfer ) (информация в стандартных зонах хранится в текстовых файлах, файлы создаются в папке " %system root%\system32\dns", имя файла, как правило, образуется из имени зоны с добавлением расширения файла ".dns"; термин " стандартная" используется только в системах семейства Windows);
  • Интегрированная в Active Directory (Active Directory–integrated) - вся информация о зоне хранится в виде одной записи в базе данных Active Directory (такие типы зон могут существовать только на серверах Windows, являющихся контроллерами доменов Active Directory; в интегрированных зонах можно более жестко управлять правами доступа к записям зоны; изменения в записях зоны между разными экземплярами интегрированной зоны производятся не потехнологии передачи зоны службой DNS, а механизмами репликации службы Active Directory);
  • Зона-заглушка ( stub ; только в Windows 2003) - особый тип зоны, которая для данной части пространства имен DNS содержит самый минимальный набор ресурсных записей (начальная запись зоны SOA, список серверов имен, отвечающих за данную зону, и несколько записей типа A для ссылок на серверы имен для данной зоны).

Рассмотрим на примере соотношение между понятиями домена и зоны. Проанализируем информацию, представленную на рис. 4.9.


Рис. 4.9.

В данном примере пространство имен DNS начинается с домена microsoft.com, который содержит 3 поддомена: sales.microsoft.com, it.microsoft.com иedu.microsoft.com (домены на рисунке обозначены маленькими горизонтальными овалами). Домен - понятие чисто логическое, относящееся только к распределению имен. Понятие домена никак не связано с технологией хранения информации о домене. Зона - это способ представления информации о домене и его поддоменах в хранилище тех серверов DNS, которые отвечают за данный домен и поддомены. В данной ситуации, если для хранения выбрана технология стандартных зон, то размещение информации о доменах может быть реализовано следующим образом:

  • записи, относящиеся к доменам microsoft.com и edu.microsoft.com, хранятся в одной зоне в файле " microsoft.com.dns" (на рисунке зона обозначена большим наклонным овалом);
  • управление доменами sales.microsoft.com и it.microsoft.com делегировано другим серверам DNS, для этих доменов на других серверах созданы соответствующие файлы " sales.microsoft.com.dns" и " it.microsoft.com.dns" (данные зоны обозначены большими вертикальными овалами).

Делегирование управления - передача ответственности за часть пространства имен другим серверам DNS.

Установка службы DNS

Установка службы DNS (как и других компонент системы) производится достаточно просто с помощью мастера установки компонент Windows:

  1. Откройте Панель управления.
  2. Выберите пункт " Установка и удаление программ" .
  3. Нажмите кнопку " Установка компонентов Windows" .
  4. Выберите " Сетевые службы" - кнопка " Дополнительно" (ни в коем случае не снимайте галочку у названия " Сетевые службы" ).
  5. Отметьте службу DNS.


Рис. 4.10.

  1. Кнопка " ОК" , кнопка " Далее" , кнопка " Готово" .

Если система попросит указать путь к дистрибутиву системы, введите путь к папке с дистрибутивом.

Выполним данное действие на обоих серверах.

Создание основной зоны прямого просмотра.

На сервере DC1 создадим стандартную основную зону с именем world.ru.

  1. Откроем консоль DNS.
  2. Выберем раздел " Зоны прямого просмотра" .
  3. Запустим мастер создания зоны (тип зоны - " Основная" , динамические обновления - разрешить, остальные параметры - по умолчанию).
  4. Введем имя зоны - world.ru.
  5. Разрешим передачу данной зоны на любой сервер DNS ( Консоль DNS - зона world.ru - Свойства - Закладка " Передачи зон" - Отметьте " Разрешить передачи" и" На любой сервер" ).

Создание дополнительной зоны прямого просмотра.

На сервере DC2 создадим стандартную дополнительную зону с именем world.ru.

  1. Откроем консоль DNS.
  2. Выберем раздел " Зоны прямого просмотра"
  3. Запустим мастер создания зоны (выбрать: тип зоны - " Дополнительная" , IP-адрес master-сервера (с которого будет копироваться зона) - адрес сервера DC1, остальные параметры - по умолчанию)
  4. Введем имя зоны - world.ru.
  5. Проверим в консоли DNS появление зоны.

Настройка узлов для выполнения динамической регистрации на сервер DNS.

Для выполнения данной задачи нужно выполнить ряд действий как на сервере DNS, так и в настройках клиента DNS.

Сервер DNS.

  1. Создать соответствующую зону.
  2. Разрешить динамические обновления.

Это нами уже выполнено.

Клиент DNS.

  1. Указать в настройках протокола TCP/IP адрес предпочитаемого DNS-сервера - тот сервер, на котором разрешены динамические обновления (в нашем примере - сервер DC1).
  2. В полном имени компьютера указать соответствующий DNS-суффикс (в нашем примере - world.ru ). Для этого - " Мой компьютер" - " Свойства" - Закладка" Имя компьютера" - Кнопка " Изменить" - Кнопка " Дополнительно" - в пустом текстовом поле впишем название домена world.ru - кнопка " ОК" (3 раза)).


Рис. 4.11.

После этого система предложит перезагрузить компьютер. После выполнения перезагрузки на сервер DNS в зоне world.ru автоматически создадутся записи типаA для наших серверов (рис. 4.12).


Рис. 4.12.

Создание зоны обратного просмотра.

  1. Откроем консоль DNS.
  2. Выберем раздел " Зоны обратного просмотра" .
  3. Запустим мастер создания зоны (выбрать: тип зоны - " Основная" , динамические обновления - разрешить, остальные параметры - по умолчанию)
  4. В поле " Код сети (ID)" введем параметры идентификатора сети - 192.168.0.
  5. Выполним команду принудительной регистрации клиента на сервере DNS - ipconfig /registerdns.

Наши серверы зарегистрируются в обратной зоне DNS (рис. 4.13):


Рис. 4.13.

Резюме

Первая часть данного раздела посвящена базовым понятиям протокола TCP/IP, являющегося в настоящее время основным протоколом корпоративных сетей и глобальной сети Интернет:

  • адресация узлов в IP-сетях (понятие IP-адреса узла, маски подсети, структуры IP-адреса сетевого узла, основного шлюза, классов IP-сетей);
  • публичные и приватные IP-сети;
  • протокол ARP;
  • разбиение на подсети с помощью маски подсети;
  • понятие IP-маршрутизации (доставка пакетов между узлами, находящимися в одной подсети, и узлами, находящимися в различных подсетях).

Во второй части изложены основы функционирования службы DNS:

  • иерархическое древовидное пространство имен DNS;
  • распределенная база данных DNS;
  • серверы DNS и клиенты DNS;
  • связь между доменами и зонами;
  • типы зон - основные (primary) и дополнительные (secondary), репликация изменений между зонами;
  • зоны прямого и обратного просмотра;
  • рекурсивные и итеративные запросы DNS;
  • динамическая регистрация узлов в зонах DNS;
  • особенности службы DNS в системах семейства Windows Server;
  • установка и настройка службы DNS в системах семейства Windows Server.

Третья часть раздела содержит краткое описание наиболее часто используемых утилит командной строки для диагностики и настройки протокола TCP/IP и службы DNS с примерами применения этих утилит.

Задачи сетевого администратора при управлении инфраструктурой протокола TCP/IP:

  • планирование пространства IP-адресов для внутренних и внешних сегментов корпоративной сети;
  • планирование подсетей главного офиса и подразделений компании или организации;
  • планирование (если есть необходимость) разбиения сетей на подсети с помощью маски подсети;
  • настройка маршрутизации между отдельными подсетями корпоративной сети.

Задачи сетевого администратора при управлении инфраструктурой службы DNS:

  • планирование пространства доменных имен компании или организации, как для внешних, так и для внутренних сегментов сети;
  • планирование, установка и настройка серверов DNS;
  • обеспечение высокой эффективности функционирования серверов DNS;
  • обеспечение отказоустойчивой работы серверов DNS;
  • защита серверов DNS от внешних и внутренних атак.

Основы функционирования протокола TCP/IP (IP-адрес, маска подсети, основной шлюз; деление на подсети с помощью маски подсети; введение в IP-маршрутизацию).

Адресация узлов в IP-сетях

В сетях TCP/IP принято различать адреса сетевых узлов трех уровней

  • физический (или локальный) адрес узла (МАС-адрес сетевого адаптера или порта маршрутизатора); эти адреса назначаются производителями сетевого оборудования;
  • IP-адрес узла (например, 192.168.0.1 ), данные адреса назначаются сетевыми администраторами или Интернет-провайдерами;
  • символьное имя (например, www.microsoft.com); эти имена также назначаются сетевыми администраторами компаний или Интернет-провайдерами.

Рассмотрим подробнее IP-адресацию.

Компьютеры или другие сложные сетевые устройства, подсоединенные к нескольким физическим сетям, имеют несколько IP-адресов — по одному на каждый сетевой интерфейс. Схема адресации позволяет проводить единичную, широковещательную и групповую адресацию. Таким образом, выделяют 3 типа IP-адресов.

  1. Unicast-адрес (единичная адресация конкретному узлу) — используется в коммуникациях " один-к-одному".
  2. Broadcast-адрес (широковещательный адрес, относящийся ко всем адресам подсети) — используется в коммуникациях " один-ко-всем". В этих адресах поле идентификатора устройства заполнено единицами. IP-адресация допускает широковещательную передачу, но не гарантирует ее — эта возможность зависит от конкретной физической сети. Например, в сетях Ethernet широковещательная передача выполняется с той же эффективностью, что и обычная передача данных, но есть сети, которые вообще не поддерживают такой тип передачи или поддерживают весьма ограничено.
  3. Multicast-адрес (групповой адрес для многоадресной отправки пакетов) — используется в коммуникациях " один-ко-многим". Поддержка групповой адресации используется во многих приложениях, например, приложениях интерактивныхконференций. Для групповой передачи рабочие станции и маршрутизаторы используют протокол IGMP, который предоставляет информацию о принадлежности устройств определенным группам.

Unicast-адреса.

Каждый сетевой интерфейс на каждом узле сети должен иметь уникальный unicast-адрес. IP-адрес имеет длину 4 байта (или 32 бита). Для удобства чтения адресов 32-битные числа разбивают на октеты по 8 бит, каждый октет переводят в десятичную систему счисления и при записи разделяют точками. Например, IP-адрес 11000000101010000000000000000001 записывается как 192.168.0.1.

IP-адрес состоит из двух частей — идентификатор сети (префикс сети, Network ID) и идентификатор узла (номер устройства, Host ID). Такая схема приводит к двухуровневой адресной иерархии. Структура IP-адреса изображена на рис. 4.1.


Рис. 4.1.

Идентификатор сети идентифицирует все узлы, расположенные на одном физическом или логическом сегменте сети, ограниченном IP-маршрутизаторами. Все узлы, находящиеся в одном сегменте должны иметь одинаковый идентификатор сети.

Идентификатор узла идентифицирует конкретный сетевой узел (сетевой адаптер рабочей станции или сервера, порт маршрутизатора). Идентификатор узла должен быть уникален для каждого узла внутри IP-сети, имеющей один идентификатор сети.

Таким образом, в целом IP-адрес будет уникален для каждого сетевого интерфейса всей сети TCP/IP.

Соотношение между идентификатором сети и идентификатором узла в IP-адресе определяется с помощью маски подсети (Network mask), которая имеет длину также 4 байта и также записывается в десятичной форме по 4 октета, разделенных точками. Старшие биты маски подсети, состоящие из 1, определяют, какие разряды IP-адреса относятся к идентификатору сети. Младшие биты маски, состоящие из 0, определяют, какие разряды IP-адреса относятся к идентификатору узла.

IP-адрес и маска подсети — минимальный набор параметров для конфигурирования протокола TCP/IP на сетевом узле.

Для обеспечения гибкости в присваивании адресов компьютерным сетям разработчики протокола определили, что адресное пространство IP должно быть разделено на три различных класса — А, В и С.

В дополнение к этим трем классам выделяют еще два класса. D — этот класс используется для групповой передачи данных. Е — класс, зарезервированный для проведения экспериментов.

IP-адреса класса А.

Старший бит любого IP-адреса в сети класса А всегда равен 0. Идентификатор сети состоит из 8 бит, идентификатор узла — 24 бита. Маска подсети для узлов сетей класса A — 255.0.0.0. Структура IP-адресов класса А приведена на рис. 4.2.


Рис. 4.2.

IP-адреса класса B.

Два старших бита любого IP-адреса в сети класса B всегда равны 10. Идентификатор сети состоит из 16 бит, идентификатор узла — 16 бит. Маска подсети для узлов сетей класса B — 255.255.0.0. Структура IP-адресов класса B приведена на рис. 4.3.


Рис. 4.3.

IP-адреса класса C.

Три старших разряда любого IP-адреса в сети класса C всегда равны 110. Идентификатор сети состоит из 24 разрядов, идентификатор узла — из 8 разрядов. Маска подсети для узлов сетей класса C — 255.255.255.0. Структура IP-адресов класса C приведена на рис. 4.4.


Рис. 4.4.

Класс D

IP-адреса класса D используются для групповых адресов (multicast-адреса). Четыре старших разряда любого IP-адреса в сети класса D всегда равны 1110. Оставшиеся 28 бит используются для назначения группового адреса.

Класс E

Пять старших разрядов любого IP-адреса в сети класса E равны 11110. Адреса данного класса зарезервированы для будущего использования (и не поддерживаются системой Windows Server).

Правила назначения идентификаторов сети (Network ID)

  • первый октет идентификатора сети не может быть равен 127 (адреса вида 127.x.y.z предназначены для отправки узлом пакетов самому себе и используются как правило для отладки сетевых приложений, такие адреса называются loopback-адресами, или адресами обратной связи);
  • все разряды идентификатора сети не могут состоять из одних 1 (IP-адреса, все биты идентификаторов сети которых установлены в 1, используются при широковещательной передаче информации);
  • все разряды идентификатора сети не могут состоять из одних 0 (в IP-адресах все биты, установленные в ноль, соответствуют либо данному устройству, либо данной сети);
  • идентификатор каждой конкретной сети должен быть уникальным среди подсетей, объединенных в одну сеть с помощью маршрутизаторов.

Диапазоны возможных идентификаторов сети приведены в табл. 4.1.

Таблица 4.1.
Класс сети Наименьший идентификатор сети Наибольший идентификатор сети Количество сетей
Класс A 1.0.0.0 126.0.0.0
Класс B 128.0.0.0 191.255.0.0
Класс C 192.0.0.0 223.255.255.0

Правила назначения идентификаторов узла (Host ID)

  • все разряды идентификатора узла не могут состоять из одних 1 (идентификатор узла, состоящий из одних 1, используется для широковещательных адресов, или broadcast-адресов);
  • все разряды идентификатора узла не могут состоять из одних 0 (если разряды идентификатора узла равны 0, то такой адрес обозначает всю подсеть, например, адрес 192.168.1.0 с маской подсети 255.255.255.0 обозначает всю подсеть с идентификатором сети 192.168.1;
  • идентификатор узла должен быть уникальным среди узлов одной подсети.

Диапазоны возможных идентификаторов узла приведены в табл. 4.2.


Поделиться:



Последнее изменение этой страницы: 2017-04-12; Просмотров: 632; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.086 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь