Адресация в объединенных сетях

Межсетевые адреса (internetwork addresses) идентифицируют устройства отдельно или в качестве членов некоторой группы. Схема адресации зависит от используемого семейства протоколов и уровня OSI. Широко используются три вида межсетевых адресов: адреса канального уровня, адреса управления доступом к носителю, или МАС- адреса (Media Access Control — MAC), и адреса сетевого уровня.

Адреса канального уровня

Адрес канального уровня уникальным образом идентифицирует каждое физическое соединение устройства с сетью. Такие адреса иногда называют физическими или аппаратными адресами. Адреса канального уровня обычно образуют линейное пространство адресов. Они заранее и. как правило, жестко привязаны к определенному устройству.

Конечные системы обычно имеют только одно физическое соединение с сетью, и следовательно, только один адрес канала передачи данных. Маршрутизаторы и другие межсетевые устройства чаще всего имеют несколько физических сетевых соединений и, соответственно, несколько адресов канала передачи данных. На рис. 1.13 показано, как интерфейсы устройства уникальным образом идентифицируются адресом канала передачи данных.

Рис. 1.13. Каждый интерфейс устройства уникшьным образом идентифицируется адресом канального уровня

МАС-адреса

Адреса управления доступом к среде передачи (Media Access Control — MAC) состоят из набора адресов канального уровня. МАС-адреса идентифицируют сетевые устройства в локальных сетях с использованием адреса канального уровня согласно стандарту IEEE MAC. Как и большинство адресов канала передачи данных, МАС- адреса уникальны для каждого интерфейса локальной сети LAN. Отношения между МАС-адресами, адресами канала передачи данных и подуровнями канального уровня согласно стандарту IEEE показаны на рис. 1.14.

МАС-адреса являются 48-разрядными и записываются в виде 12-значного шестна- дцатеричного числа. Первые 6 шестнадцатеричных цифр, которые определяются стандартом 1ЕЕЕ, идентифицируют производителя или поставщика и поэтому являются уникальным идентификатором организации (Organizationally Unique Identifier — OUI). Последние 6 шестнадцатеричных цифр содержат серийный номер интерфейса или другое значение, определяемое стандартом указанного производителя. МАС-адреса иногда называют прошитыми адресами (Burned-In Address — BIA), так как они находятся в постоянной памяти (ROM) и копируются оттуда в оперативную память (RAM) при инициализации интерфейсной платы. Формат МАС-адреса показан на рис. 1.15.

Рис. 1.14. Взаимосвязь МАС-адресов, адресов канального уровня и канальных подуровней согласно стандарту IEEE

 

Рис. 1.15. МАС-адрес представляет собой уникальное ше- стнадцатеричное число

Преобразование адресов

Поскольку для маршрутизации пакетов в объединенных сетях используются, как правило, сетевые адреса, возникает необходимость в их преобразовании в МАС-адреса. На сетевом уровне определяется сетевой адрес станции-получателя, однако при передаче по физической сети необходимо использование МАС-адреса. Различные наборы протоколов используют разные методы такого преобразования, но наиболее популярным методом является использование протокола преобразования адресов (Address Resolution Protocol — ARP).

В различных наборах протоколов применяются разные методы определения МАС- адреса устройства. Наиболее часто используются следующие методы: протокол ARP, преобразующий сетевые адреса в МАС-адреса, и протокол приветствия, позволяющий сетевым устройствам распознавать МАС-адреса других сетевых устройств. МАС-адреса либо внедряются в адрес сетевого уровня, либо генерируются по особому алгоритму.

Протокол преобразования адресов (Address Resolution Protocol — ARP) представляет собой метод преобразования адресов, используемый в наборе протоколов TCP/IP. Когда сетевому устройству требуется отправить данные другому устройству в той же сети, он использует для этого сетевые адреса источника и получателя данных. Прежде чем направить данные, устройство должно преобразовать адрес получателя в МАС-адрес. Сначала рабочая станция, отправляющая данные, просматривает свою ARP-таблицу, проверяя, был ли в нее ранее занесен МАС-адрес рабочей станции-получателя. Если в таблице такой адрес отсутствует, то станция посылает в сеть широковещательный запрос, содержащий IP-адрес станции-получателя. Все станции в сети, получившие этот запрос, сравнивают содержащийся в нем IP-адрес с собственным, и только та станция, чей IP-адрес совпал с запрошенным, посылает отправляющей станции пакет, содержащий ее МАС-адрес. После этого первая станция добавляет эту информацию в ARP-таблицу для случая, если он потребуется в будущем и пересылает данные.

Если устройство-получатель находится в удаленной сети, подключенной через маршрутизатор, то выполняется этот же процесс, но станция, отправляющая данные, отправляет ARP-запрос на получение МАС-адреса своего шлюза, используемого по умолчаиию. После этого она направляет информацию на шлюз, а он в свою очередь передает ее в соответствующем направлении, чтобы доставить пакет в сеть, где находится устройство-получатель. Затем маршрутизатор сети, в которой находится устройство-получатель, использует пл ARP для получения МАС-адреса этого устройства и доставляет ему пакет.

Протокол приветствия (Hello protocol) представляет собой протокол сетевого уровня, позволяющий сетевым устройствам идентифицировать друг друга и сообщать всем другим устройствам о своем присутствии в сети. Например, когда включается очередная конечная система, она рассылает по сети сообщения приветствия и получает от других устройств этой сети ответы на них. Затем рассылка сообщений приветствия повторяется через определенные интервалы времени, чтобы сообщить о том, что устройство продолжает присутствовать в сети. Сетевые устройства узнают МАС-адреса других устройств, просматривая пакеты протокола приветствия.

Предсказуемые МАС-адреса используются тремя протоколами: Xerox Network Systems (XNS), протоколом межсетевого пакетного обмена (Novell Internetwork Packet Exchange — IPX) и протоколом DECnet Phase IV. В этих наборах протоколов МАС-адреса предсказуемы потому, что сетевой уровень либо включает МАС-адрес в адрес сетевого уровня, либо использует алгоритм определения МАС-адреса.

Адреса сетевого уровня

Адрес сетевого уровня идентифицирует объект на сетевом уровне модели OSI. Сетевые адреса обычно образуют иерархическое пространство и иногда называются виртуальными или логическими адресами.

Отношения между сетевым адресом и устройством — логические и непостоянные; они обычно основываются либо на физических характеристиках сети (устройство находится в определенном сегменте сети), либо на группировании, не имеющем под собой физической основы (например, когда устройство является частью зоны AppleTalk). Конечные системы требуют одного адреса сетевого уровня для каждого поддерживаемого ими протокола сетевого уровня (исходя из предположения, что устройство имеет только одно физическое сетевое соединение.) Маршрутизаторы и другие межсетевые устройства требуют одного адреса сетевого уровня на каждое физическое сетевое соединение для каждого поддерживаемого протокола сетевого уровня. Например, маршрутизатор с тремя интерфейсами, каждый из которых поддерживает протоколы AppleTalk, TCP/IP и OSI, должен иметь по три адреса сетевого уровня для каждого интерфейса. Таким образом, у этого маршрутизатора должно быть девять адресов сетевого уровня. Каждому сетевому интерфейсу назначается сетевой адрес для каждого поддерживаемого им протокола (рис. 1.16).

Рис. 1.16. Каждому сетевому интерфейсу должен назначаться сетевой адрес для каждого поддерживаемого им протокола

Иерархическое и линейное пространства адресов

Существует два способа построения пространства адресов в объединенной сети: иерархическое и линейное. Иерархическое пространство адресов (hierarchical address space) организовано в виде многочисленных подгрупп, каждая из которых последовательно сужает адресуемую область, пока не получится указатель на одно устройство (наподобие почтовых адресов). Линейное пространство адресов (flat address space) организовано в виде одной группы (наподобие номеров социального страхования).

Иерархическая адресация имеет определенные преимущества перед линейной. Сортировка и выборка адресов упрощается благодаря операциям сравнения. Например, наличие в почтовом адресе слова "Ирландия" исключает все остальные страны. Различия между иерархическим и линейным пространствами адресов показаны на рис. 1.17.

Рис. 1.17. Иерархическое и линейное пространства адресов различаются в операциях сравнения

Назначение адресов

Адреса, назначаемые устройствам, бывают двух видов: статические и динамические. Статические адреса назначаются администратором сети в соответствии с предварительно составленным планом межсетевой адресации. Статический адрес остается неизменным до тех пор, пока он не будет изменен администратором сети. При подключении устройства к сети, оно получает динамический адрес, причем процедура его назначения зависит от протокола. При использовании динамических адресов адрес устройства обычно изменяется при каждом подключении к сети. В некоторых сетях адреса назначаются сервером. После отключения устройства от сети его адрес, назначенный сервером, может быть назначен другому устройству, а это устройство при следующем подключении к сети, вероятнее всего, будет иметь другой адрес.

Адреса и имена устройств

Межсетевым устройствам обычно назначаются как имя, так и адрес. Для межсетевых имен характерна независимость от расположения устройства. Эти адреса закрепляются за устройством и не изменяются при его перемещении (например, из одного здания в другое). Межсетевые адреса обычно зависят от расположения устройства и изменяются при его перемещении (МАС-адреса — исключение из этого правила). Подобно тому, как сетевые адреса преобразуются в МАС-адреса, имена обычно трансформируются в сетевые адреса посредством какого-либо протокола. В сети Internet для преобразования имени устройства в его IP-адрес используется система имен домена (Domain Name System — DNS). Запомнить адрес www.cisco.com значительно проще, чем соответствующий IP-адрес. В том случае, когда пользователю требуется получить доступ к Web-узлу Cisco, ему достаточно ввести в браузере имя www.cisco.com. После этого компьютер формирует DNS-запрос на получение IP-адреса Web-сервера Cisco, а затем обменивается с ним данными, используя сетевой адрес.

Литература:

Руководство по технологиям объединенных сетей, 4-е издание. : Пер. с англ. — М.: Издательский дом «Вильяме», 2005. — 1040 с.: ил. – Парал. тит. англ.

Вы можете следить за любыми ответами на эту запись через RSS 2.0 ленту. Вы можете оставить ответ, или trackback с вашего собственного сайта.

Оставьте отзыв

XHTML: Вы можете использовать следующие теги: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

 
Rambler's Top100