Компьютерные сети. Адресация в Internet

Интернет представляет собой всемирную информационную компьютерную сеть, которая объединяет в единое целое множество компьютерных сетей, работающих по единым правилам.
Пользователи Интернета подключаются к сети через компьютеры специальных организаций — поставщиков услуг Интернета или провайдеров.
Интернет осуществляет обмен информацией между двумя любыми компьютерами, подключёнными к сети. Компьютеры, подключённые к Интернету, часто называют узлами Интернета или Сайтами.

Информация в Интернете передаётся с помощью адресов и протоколов (основных понятий Интернета). Даже при временном подключении компьютеру выделяется свой уникальный адрес. Адрес в Интернете однозначно определяет место нахождения компьютера.
Адреса – это важнейшая часть Интернета.
Протокол — это правила взаимодействия, это язык для обмена данными в сети Интернет. Чтобы два компьютера могли установить связь, они должны общаться на одном языке, т.е. использовать один и тот же протокол. Наиболее часто используют TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol).
Протокол TCP разбивает информацию на части и передаёт её по частям, а затем из этих частей собирает исходный образ (оригинал). Протокол IP ведает адресами в Интернете, т.е. путями прохождения информации.

Интернет является крупнейшим хранилищем файлов. Протокол FTP позволяет получать и передавать файлы. Протокол FTP (File Transfer Protocol - протокол передачи файлов) — средство доступа к отдалённому компьютеру, позволяющие просматривать его каталоги и файлы, переходить из одного каталога в другой, копировать, удалять и обновлять файлы.
Для взаимодействия между узлами (сайтами) также используется протокол PPP (Point-to- Point Protocol).

Адрес документа в Интернете состоит из следующих частей:
протокол, чаще всего http (для Web-страниц)
или ftp (для файловых архивов)
знаки ://, отделяющие протокол от остальной части адреса
доменное имя (или IP-адрес) сайта
каталог на сервере, где находится файл
имя файла
Пример адреса:
http://testedu.ru/test/istoriya/11-klass/

У каждого компьютера в сети Интернет есть свой уникаль-ный адрес — Uniform Resource Locator (URL).
Цифровые адреса состоят из четырех целых десятичных чисел, разделённых точками, каждое из этих чисел находится в интервале 0…255.
Пример: 225.224.196.10.
IP – адрес и Маска сети

Максимальное количество IP-адресов, которое может быть использовано в подсети определённого размера, называется subnet mask (маской подсети).
В терминологии сетей TCP/IP маской подсети или маской сети называется битовая маска, определяющая, какая часть IP-адреса узла сети относится к адресу сети, а какая — к адресу самого узла в этой сети.
Например, узел с IP-адресом 12.34.56.78 и маской подсети 255.255.255.0 находится в сети 12.34.56.0/24
В следствии того, что в двоичном виде маска представляет из себя непрерывную последовательность нулей или единиц, то в десятичном представлении, каждый октет сетевой маски может принимать только ограниченное число значений, а именно:
0, 128, 192, 224, 240, 248, 252, 254, 255.

Чтобы получить адрес сети, зная IP-адрес и маску подсети, необходимо применить к ним операцию поразрядной конъюнкции (логическое И).
Например,
IP-адрес: (192.168.1.2)
11000000 10101000 00000001 00000010
Маска подсети: (255.255.255.0)
11111111 11111111 11111111 00000000
Проведя порязрдную конъюнкцию получим
Адрес сети: 11000000 10101000 00000001 00000000 192. 168. 1. 0
Адрес сети: 192.168.1.0

Пример, адрес сети 192.168.0.0/16 (255.255.0.0) означает, что под адрес сети занято 16 бит. Если адрес перевести в двоичное исчисление, то первые16 бит это – 192.168. Это и есть адрес сети: 192.168.0.0
11111111.11111111.00000000.00000000.
Если мы видим обозначение "/24", это значит что используется 24 бита, в виде единиц (1), слева направо.
Например:
/14 = 255.255.0.0 = 11111111.11111100.00000000.00000000
/20 = 255.255.240.0 = 11111111.11111111.11110000.00000000

Как посчитать, сколько же адресов может быть в сети.
Важное замечание: адресов в любой сети всегда четное! Более того, оно всегда кратно степени двойки.
То есть число адресов – это число, равное два в степени: число бит, оставшееся от вычитания количества бит под адрес сети из полного числа бит. Всего в адресе 32 бита, в нашем случае под адрес сети 192.168.0.0 выделено 16 бит, под адреса остается тоже 16. Это значит, чтобы узнать количество адресов в данной сети надо два возвести в 16 степень. Это будет 65536 адресов.

Количество нулей в правом октете (правых октетах) связано с количеством хостов (hosts) — компьютеров в одной подсети, а количество единиц — с количеством самих подсетей.
Например, маска подсети с восемью нулями в четвёртом октете:
11111111 . 11111111 . 11111111 . 00000000,
означает, что в этой сети может быть всего 256 (28=256) хостов (компьютеров) с адресами от 0 до 255.

Задача 1.
Для некоторой подсети используется маска 255.255.252.0.
Сколько различных адресов компьютеров допускает эта маска?
Примечание. На практике два из возможных адресов не используются для адресации узлов сети: адрес сети, в котором все биты, отсекаемые маской, равны 0, и широковещательный адрес, в котором все эти биты равны 1.

Решение задачи 1:
Каждая часть IP-адреса (всего 4 части) занимает 8 бит
Поскольку младшая часть маски 255.255.252.0 нулевая, 8 бит уже свободны
Третья часть маски 252 = 255 – 3 = 111111002 содержит 2 нулевых бита
общее число нулевых битов N = 10 (8 + 2), число свободных адресов 2N = 210 =1024
Поскольку из них 2 адреса не используются (адрес сети и широковещательный адрес) для узлов сети остается
1024 – 2 = 1022 адреса
Ответ: 1022.

Маска подсети 255.255.240.0 и
IP-адрес компьютера в сети 162.198.75.44.
Определите порядковый номер компьютера в сети .
Задача 2

Решение задачи 2
Первые два числа в маске равны 255, в двоичной системе это 8 единиц, поэтому первые два числа IP-адреса компьютера целиком относятся к номеру сети и про них (в этой задаче) можно забыть и последее число в маске – 0, поэтому последнее число IP-адреса целиком относится к номеру узла
Третье число маски – 240 = 111100002, это значит, что первые 4 бита третьей части адреса (75) относятся к адресу сети, а последние 4 бита – к номеру узла:
240 = 111100002
75 = 010010112

Нулевые биты маски и соответствующие им биты IP-адреса, определяющие старшую часть номера компьютера в сети: 10112 = 11
Кроме того, нужно учесть еще и последнее число IP-адреса (44 = 001011002), таким образом, полный номер компьютера (узла) в двоичной и десятичной системах имеет вид
1011.001011002 = 11.44
Для получения полного номера узла нужно перевести число 1011001011002 в десятичную систему: 1011001011002 = 2860 или, что значительно удобнее, выполнить все вычисления в десятичной системе: первое число в полученном двухкомпо-нентном адресе 11.44 умножается на 28 = 256 (сдвигается на 8 битов влево), а второе просто добавляется к сумме:
11·256 + 44 = 2860
Ответ: 2860.

По заданным IP-адресу узла и маске определите адрес сети.
IP-адрес узла: 218.137.218.137
Маска: 255.255.248.0 При записи ответа выберите из приведенных в таблице чисел 4 фрагмента четыре э лемента IP-
Адреса и запишите в нужном порядке соответствующие им буквы без точек.
A B C D E F G H
255 249 218 216 137 32 8 0
Задача 3

Решение задачи 3
Запишем числа маски сети в двоичной системе счисления.
25510 = 111111112
24810 = 111110002
010 = 000000002
2. Адрес сети получается в результате поразрядной конъюнкции чисел маски и чисел адреса узла
(в двоичном коде). Так как конъюнкция 0 с чем-либо всегда равна 0, то на тех местах, где числа маски равны 0, в адресе узла стоит 0.
Аналогично, там, где числа маски равны 255, стоит само
число, так как конъюнкция 1 с любым числом всегда равна
этому числу.

3. Рассмотрим конъюнкцию числа 248 с числом 243.
24810 = 111110002
21810 = 110110102
Результатом конъюнкции является число
110110002 = 21610.
4. Сопоставим варианты ответа получившимся числам: 218, 137, 216, 0.
О т в е т : СEDH

Решите самостоятельно
Задание 1
По заданным IP-адресу узла и маске определите адрес сети.
IP-адрес узла: 224.31.249.137
Маска: 255.255.240.0
При записи ответа выберите из приведённых в таблице чисел четыре элемента IP-адреса и запишите в нужном порядке соответствующие им буквы без использования точек.
A B C D E F G H
255 249 240 224 137 31 8 0
О т в е т :
DFCH

Задание 2
Для некоторой подсети используется маска
255.255.255.192.
Сколько различных адресов компьютеров теоретически допускает эта маска, если два адреса (адрес сети и широковещательный) не используют?
О т в е т:
62

Задание 3
Определите порядковый номер компьютера в сети,
если маска подсети 255.255.255.224 и
IP-адрес компьютера в сети 162.198.0.157.
О т в е т :
29