Transcript Одна - 6104

Основы функционирования IP-сетей.
IP (Internet Protocol) – реализует универсальную схему адресации, обеспечивая связь
сетевых устройств находящихся в разных сетях.
Сервисы IP сети:
• E-mail – электронная почта
• VoIP (Voice over IP) – передача голоса
• WEB – доступ к сети Интернет
• Video Streaming – передача видео
• др.
В локальных сетях и сети Интернет
используется
протокол
IP
для
обеспечения связи между сетевыми
устройствами
объединенными
различными каналами связи.
- Объединяет устройства в локальной сети
Каналы связи:
• проводные (Ethernet, ATM, xDSL и др.)
• беспроводные (WiFi, WiMAX и др.)
• комбинированные
- Объединяет сети
- Канал связи
Передача видео по IP-сетям.
Основы функционирования IP-сетей. Ограничения.
Функционирование протокола IP тесно связано с программным и аппаратным
обеспечением сетевых устройств.
Приложения пользователей
Протоколы приложений
Транспортные протоколы
Internet Protocol (IP)
Функции: обеспечивает пользовательский интерфейс
Пример: Windows Media Player, Outlook, Opera и др.
Функции: обеспечение работы пользовательских приложений
Пример: HTTP - HyperText Transfer Protocol, SMTP—Simple Mail Transfer Protocol,
FTP – File Transfer Protocol и др.
Функции: представление данных в виде фрагментов, обеспечение доставки
данных без ошибок
Пример: TCP—Transmission Control Protocol, UDP—User Datagram
Функции: обеспечение сетевой адресации, доставка пакетов между
устройствами
Протоколы канального уровня
Функции: обеспечение взаимодействия сетей на физическом уровне и контроль
за ошибками
Пример: Ethernet, ATM, TokenRing и др.
Физическая сеть
Функции: Осуществляет передачу/прием электрических или оптических сигналов
в кабель или в радиоэфир
Пример: витая пара, xDSL, WiFi, WiMAX и др.
IP не обеспечивает надежную связь, не реализует механизмы повторной отправки данных при возникновении ошибок,
эти функции возложены на протоколы других уровней
Передача видео по IP-сетям.
Основы функционирования IP-сетей. Адресация.
IP-адреса необходимы для связи сетевых устройств между собой
Двух уровневая
система IP-адреса
Сеть
Хост
Сеть – фиксированный блок IP-адресов
Хост – определенный IP-адрес узла в данной сети
IP-адрес разделен на четыре блока по 8 бит => разделен на четыре октета
А
Сеть
Октет
1
Октет
1
1
4
Хост
2
3
2
4
Двух уровневая система IP-адреса необходима для
введения в адрес сетевой составляющей. Сетевая
составляющая позволяет сегментировать блоки IPадресов
для
осуществления
эффективного
управления распределением адресов.
Хост
3
4
3
4
В действующих адресных схемах используются
только три класса – A, B и С
Сеть
D
Октет
3
Сеть
C
Октет
2
Сеть
B
IP-адреса сгруппированы в 4-е класса
Хост
1
2
Существует пятый класс адресов – класс E, но эти адреса не
используются (зарезервированы для экспериментов)
Передача видео по IP-сетям.
Основы функционирования IP-сетей. Адресация.
IP-адрес формируется на основе двоичной системы исчисления
Сеть класса А
А
Сеть (8 бит)
Октет
0XXXXXXX
Хост (24 бита)
XXXXXXXX
XXXXXXXX
XXXXXXXX
X – принимает значение 0 или 1
Если первый бит IP-адреса имеет значение “0”, то адрес принадлежит сети класса А
Первый октет может принимать значения:
от
Первый октет
bin: 00000000
dec: 0
до
• Адреса начинающиеся с 0 до 127
принадлежат сети класса А;
Первый октет
bin: 01111111
dec: 127
=>
• Первые номера от 0 до 127
зарезервированы для адреса сети и не
могут применяться как адреса хостов.
В сети класса А для хостов выделено 24 бита, возможны 16777215 адреса. Два крайних значения (24-е
нуля и 24-е единицы) зарезервированы под адрес сети и широковещательный адреса, соответственно.
Всего возможно 126 сетей класса А, т.е. 50% от возможного пространства IP-адресов.
Передача видео по IP-сетям.
Основы функционирования IP-сетей. Адресация.
IP-адрес формируется на основе двоичной системы исчисления
Сеть класса B
Сеть (16 бит)
B
Октет
10XXXXXX
Хост (16 бит)
XXXXXXXX
XXXXXXXX
XXXXXXXX
X – принимает значение 0 или 1
Если первые два бита IP-адреса имеют значение “01”, то адрес принадлежит сети класса B
Первый октет может принимать значения:
от
Первый октет
bin: 10000000
dec: 128
до
• Адреса начинающиеся с 128 до 191
принадлежат сети класса B;
Первый октет
bin: 10111111
dec: 191
=>
• Первые номера от 128 до 191
зарезервированы для адреса сети и не
могут применяться как адреса хостов.
В сети класса B для хостов выделено 16 бит, возможны 65536 адреса. Два крайних значения (16-ть
нулей и 16-ть единиц) зарезервированы под адрес сети и широковещательный адреса, соответственно.
Всего возможно 16384 сетей класса B, т.е. 25% от возможного пространства IP-адресов.
Передача видео по IP-сетям.
Основы функционирования IP-сетей. Адресация.
IP-адрес формируется на основе двоичной системы исчисления
Сеть класса С
С
Сеть (24 бита)
Октет
110XXXXX
XXXXXXXX
Хост (8 бит)
XXXXXXXX
XXXXXXXX
X – принимает значение 0 или 1
Если первые три бита IP-адреса имеют значение “110”, то адрес принадлежит сети класса С
Первый октет может принимать значения:
от
Первый октет
bin: 11000000
dec: 192
до
• Адреса начинающиеся с 192 до 223
принадлежат сети класса С;
Первый октет
bin: 11011111
dec: 223
=>
• Первые номера от 192 до 223
зарезервированы для адреса сети и не
могут применяться как адреса хостов.
В сети класса С для хостов выделено 8 бит, возможны 256 адреса. Два крайних значения (8-мь нулей и
8-мь единиц) зарезервированы под адрес сети и широковещательный адреса, соответственно.
Всего возможно 2097152 сетей класса С, т.е. 12,5% от возможного пространства IP-адресов.
Передача видео по IP-сетям.
Основы функционирования IP-сетей. Адресация.
IP-адрес формируется на основе двоичной системы исчисления
Сеть класса D
Сеть (32 бита)
D
Октет
1110XXXX
XXXXXXXX
XXXXXXXX
XXXXXXXX
X – принимает значение 0 или 1
Если первые четыре бита IP-адреса имеют значение “1110”, то адрес принадлежит сети класса D
Если первые четыре бита IP-адреса имеют значение “1111”, то адрес принадлежит сети класса E (не используются)
Первый октет может принимать значения:
от
Первый октет
bin: 11100000
dec: 224
до
Первый октет
bin: 11101111
dec: 239
Адреса класса D не используются для
адресации индивидуальных хостов. Любой
адрес класса D может быть использован для
представления группы хостов.
Например, передача видео по сети может
вестись на хост в сети класса D – 224.0.0.10
Хосты имеющие в сети уникальные адреса классов А, В и С также могут принимать сообщения
адресованные адресу 224.0.0.10 . Таким образом видео отосланное на один адрес может быть принято
несколькими получателями.
Если одно сообщение адресовано нескольким получателям, то оно называется multicast-сообщение.
Передача видео по IP-сетям.
Основы функционирования IP-сетей. Адресация.
Каждый класс сетей имеет диапазон IP-адресов зарезервированный для частного
использования
Таблица 1. Зарезервированные IP-адреса
Диапазон адресов
Назначение
10.0.0.0 – 10.255.255.255
Зарезервировано для частных сетей
172.16.0.0 – 172.31.255.255
Зарезервировано для частных сетей
192.168.0.0 – 192.168.255.255
Зарезервировано для частных сетей
Адреса локальных сетей, использующие зарезервированные IP-адресацию не
передаются в сеть Интернет
Передача видео по IP-сетям.
Основы функционирования IP-сетей. Адресация.
Маска сети используется для разбиения больших сетей на более мелкие подсети
Маска – битовая маска, состоящая из двух групп 0-ей и 1-ц (в двоичной системе исчисления),
определяющих какая часть IP-адреса соответствует адресу сети, а какая адресу хоста.
Адреса классов А, В и С
имеют
стандартные
маски
Без подсетей номера
сетей быстро были бы
исчерпаны
класс
A
класс
B
класс
C
255
0
0
0
11111111
00000000
00000000
00000000
255
255
0
0
11111111
11111111
00000000
00000000
255
255
255
0
11111111
11111111
11111111
00000000
Сеть, подсеть
Хост
Маска сети не передается в IP-пакетах, а используется только в настройках
интерфейсов сетевых устройств
адрес:192.168.0.1
маска:255.255.255.0
Передача видео по IP-сетям.
Основы функционирования IP-сетей. Адресация.
Маска сети используется для разбиения больших сетей на более мелкие подсети
Подсеть – отдельная IP-сеть класса А,В или С
Сеть Подсеть
Хост
32 бита
адрес:192.168.0.1
маска:255.255.255.128
класс
C
класс
C
192
168
0
1
11000000
10101000
00000000
00000001
255
255
255
128
11111111
11111111
11111111
10000000
Сеть
24 бита
Адреса: 192.168.0.0 – 192.168.0.129
маска:255.255.255.128
Подсеть
1 бит
Хост
7 бит
Адреса: 192.168.0.128 – 192.168.0.256
маска:255.255.255.128
Сеть класса С разделена на две независимые сети по 128 хостов каждая
Передача видео по IP-сетям.
Основы функционирования IP-сетей. Адресация.
Маска подсети переменной длины (Variable-length Subnet Mask – VLSM) позволяет
разделить одну сеть на несколько подсетей меньшего размера
Таблица 1. Разделение сети класса С на подсети
Последний октет
Двоичное
представление
Кол-во подсетей
Число хостов
128
1000 0000
2
128
192
1100 0000
4
64
224
1110 0000
8
32
240
1111 0000
16
16
248
1111 1000
32
8
252
1111 1100
64
4
192.168.0.0
255.255.255.0
192.168.0.0
255.255.255.128
192.168.0.128
255.255.255.192
192.168.0.192
255.255.255.192
Адресом IP-сети считается первый адрес того блока IP-адресов который она представляет, последний адрес
называется - широковещательный IP-адрес, для данной сети. Данные адреса нельзя присваивать хостам
Передача видео по IP-сетям.
Основы функционирования IP-сетей. Адресация.
Распределением IP-адресов занимается организация IANA (Internet Assigned Numbers
Authority - Администрация адресного пространства Интернет)
Действующий протокол IP версия 4
может обеспечить 3 753 869 056 адресов
сети класса А
сети класса В
сети класса С
сети класса D и E
Решение проблемы нехватки адресов:
•Распределение адресов на совещательной основе
•Использование масок переменной длины
•Механизмы преобразования IP-адресов NAT
•Протокол IP версия 6 (длина адреса 128 бит)
Передача видео по IP-сетям.