Основные сетевые настройки (IP/mask/gatwey)

Основные сетевые настройки(IP/mask/gatwey)
Лекция №3

Общие сведения об IPv4-адресации
Двоичная/десятичная система исчисления
Бит/Байт/Килобайт…
IP address
IPv4-адресация
Простые реализации IPv4
Более сложные реализации IPv4
Использование битов в маске подсети
Реализация схемы подсетей IPv4
Определение адресов подсетей
Определение адресов узлов

Двоичная / Десятичная
системы счисления
Двоичные (binary) числа – каждая цифра означает значение одного бита (0 или 1), старший бит всегда пишется слева, после числа ставится буква «b». Для удобства восприятия могут быть разделены пробелами. Например, 1010 0101 b.
Десятичные (decimal) числа – каждый байт (слово, двойное слово) представляется обычным числом, а признак десятичного представления (букву «d») обычно опускают.

Пример перевода
из десятичной в двоичную
систему исчисления и обратно

Пример перевода
из десятичной в двоичную
систему исчисления
29
29
делим на
2
остаток
1
целая
часть
от деления
14
делим на
2
остаток
0
целая
часть
от деления
7
делим на
2
остаток
1
целая
часть
от деления
3
делим на
2
остаток
1
целая
часть
от деления
1
делим на
2
остаток
1
29 d = 11101 b

Самостоятельная работа
Переведите из десятичной системы исчисления в двоичную числа:
61 26 35 42
50 21 19 15

Ответы перевода
10-ых чисел в 2-ые
61 = 1111012 50 = 1100102
26 = 110102 21 = 101012
35 = 1000112 19 = 100112
42 = 1010102 15 = 11112

Биты и байты в мире IT
Для передачи информации в цифровом виде компьютеры используют биты
В современных компьютерах "1" и "0" представлены соответственно более высоким и низким электрическим напряжением.
Сетевые адаптеры преобразуют эти потенциалы в сигналы в соответствии со средой, по которой они будут передаваться.
В сети Ethernet единицы и нули предаются разным напряжением.
Wi-Fi передает биты с помощью радиосигналов разной частоты.
В оптоволокне биты передаются импульсами света.
1 байт это всего лишь последовательность из 8-ми битов.
С отдельными байтами сталкиваются практически все пользователи Интернета. Так IP-адрес вашего компьютера есть не что иное как последовательность четырех байтов:
01000001. 00010110. 00010011. 11110011 — в двоичной системе, а 65.22.19.243 — в десятичной системе.

Биты и байты …
Биты и байты — это стандартные единицы измерения количества информации.
Термин бит — это сокращение от английского "binary digit", что означает двоичная цифра. Бит может иметь только два значения "1" или "0".
В каждом байте восемь битов.
1 байт = 8 битов

Килобайт, мегабайт, гигабайт …

Вывод
Прочитать историю одного байта !

Основные настройки сети
Примечание:
Для доступа к удаленным сетям требуется IPv4-адрес шлюза по умолчанию, а IPv4-адрес
DNS-сервера необходим для преобразования доменных имен
в IPv4-адреса.

1. IP address
P-адрес (это сокращение от английской буквенной аббревиатурой IP address, Internet Protocol Address «адрес Интернет-протокола»)
IP - уникальный сетевой адрес узла в компьютерной сети, построенной на основе стека протоколов TCP/IP.
В сети Интернет требуется глобальная уникальность адреса; в случае работы
в локальной сети требуется уникальность адреса
в пределах сети. В версии протокола
IPv4 IP-адрес имеет длину 4 байта,
а в версии протокола IPv6 — 16 байт.

Представление адреса
IPv4 использует 32-битные (четырёхбайтные) адреса,
ограничивающие адресное пространство 4 294 967 296 (232) возможными уникальными адресами.
Традиционной формой записи IPv4 адреса является запись в виде четырёх десятичных чисел (от 0 до 255), разделённых точками. Через дробь указывается длина маски подсети.
IPv6
В 6-й версии IP-адрес (IPv6) является 128-битным. Внутри адреса разделителем является двоеточие
(напр. 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334).
Ведущие нули допускается в записи опускать.
Нулевые группы, идущие подряд, могут быть опущены, вместо них ставится двойное двоеточие
(fe80:0:0:0:0:0:0:1 можно записать как fe80::1).
Более одного такого пропуска в адресе не допускается.

Деление IP адресов
Существует два вида IP-адресов - статические и динамические. Статические адреса - постоянные, они присваиваются одному устройству. Динамические присваиваются автоматически на определенный период.
IP-адрес делятся на публичные (внешние) и частные (внутренние). Публичные адреса - это адреса в сети интернет, с помощью которых осуществляется непосредственно сам доступ в сеть. Частные или локальные (внутренние) используются для функционирования локальной сети компаний и фирм. Для выхода в интернет используется маршрутизатор, который имеет статический IP-адрес.
IP бывают белые и серые (или публичные и частные).
Публичным IP адресом называется IP адрес, который используется для выхода в Интернет. Адреса, используемые в локальных сетях, относят к частным. Частные IP не маршрутизируются в Интернете.

Публичный IP адрес
Чтобы его получить Вы обращаетесь к своему интернет провайдеру, и он выдаёт Вам публичный IP адрес, поэтому он обращается к локальному Интернет регистратору (LIR – Local Internet Registry), который выдаёт пачку IP адресов Вашему провайдеру, а провайдер из этой пачки выдаёт Вам один адрес. Локальный Интернет регистратор не может выдать пачку адресов из неоткуда, поэтому он обращается к региональному Интернет регистратору (RIR – Regional Internet Registry). В свою очередь региональный Интернет регистратор обращается к международной некоммерческой организации IANA (Internet Assigned Numbers Authority). Контролирует действие организации IANA компания ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers). Такой сложный процесс необходим для того, чтобы не было путаницы в публичных IP адресах.

Частные IP адрес
В локальных вычислительных сетях
(LAN — Local Area Network), администраторы полизываются именно частными IP адресами. Для работы с ними необходимо понимать какие адреса частные, а какие нет

Резервные адреса
Адрес 127.0.0.0 – 127.255.255.255 (loopback – петля на себя). Данная сеть нужна для диагностики.
169.254.0.0 – 169.254.255.255 (APIPA – Automatic Private IP Addressing). Механизм «придумывания» IP адреса.
За исключением подсетей 169.254.0.0/24 и 169.254.255.0/24) — используется для автоматической настройки сетевого интерфейса в случае отсутствия DHCP (см. link-local).
Полный список описания сетей для IPv4 представлен
в RFC 6890.

Сетевая и узловая части
У всех IP адресов есть две части сеть и узел.
Сеть – это та часть IP, которая не меняется во всей сети и все адреса устройств начинаются именно с номера сети.
Узел – это изменяющаяся часть IP. Каждое устройство имеет свой уникальный адрес в сети, он называется узлом.
Определяя ту или иную часть, необходимо обращать внимание не на десятичное значение, а на 32-битный поток, как показано на рисунке.
Сетевая часть
Узловая часть
IPv4

Маска подсети
Маска подсети — битовая маска, определяющая, какая часть IP-адреса узла сети относится к адресу сети, а какая — к адресу самого узла в этой сети. При назначении устройству IPv4-адреса для определения адреса сети, к которому относится данное устройство, используется маска подсети. Сетевой адрес представляет все устройства в одной сети.
Обратите внимание, что маска подсети представляет собой последовательную последовательность из единичных битов (1), за которой следует последовательная
последовательность из нулевых битов (0).
маска подсети

Длина префикса (маска подсети)
Длина префикса означает количество бит, установленных в единицу (1) в маске подсети. Она обозначается наклонной чертой вправо («/»), после которой идет набор единиц. Следовательно, нужно подсчитать число битов в маске подсети и поставить перед этим значением косую черту.

Логическое И
Логическая операция И — одна из трех основных двоичных операций, используемых в дискретной логике. Двумя другими операциями являются ИЛИ (OR) и НЕ (NOT). Операция И используется для определения сетевого адреса.
Для того чтобы определить сетевой адрес IPv4-узла, к IPv4-адресу и маске подсети побитово применяется логическая операция И.

Расчет хостов в сети
Количество хостов в подсети определяется как
232-N – 2
где N — длина маски. Чем длиннее маска, тем меньше в ней хостов.
Из данного обстоятельства в частности следует, что максимальной длиной маски для подсети с хостами является N=30. Именно сети /30 чаще всего используются для адресации на point-to-point-линках между маршрутизаторами.

Сетевой адрес, адрес хоста и Широковещательный адрес
В каждой сети есть три типа IP-адресов:
- сетевой адрес
- адрес хоста
- широковещательный адрес

Определение сети
Сетевой адрес — это адрес, представляющий определенную сеть. Узел определяет свой сетевой адрес, выполняя операцию логического И между
IPv4-адресом и маской подсети.
IPv4
адрес хоста
маска
подсети
IPv4
адрес сети
Логическое И
=

Host addresses
Адреса узлов — это адреса, которые могут быть назначены устройству, например компьютеру, ноутбуку, смартфону, веб-камере, принтеру, маршрутизатору и т. д. Основной частью адреса являются биты, обозначенные 0 битами в маске подсети. Адреса хоста могут иметь любую комбинацию битов в части хоста, за исключением всех 0 битов (это будет сетевой адрес) или всех 1 битов (это будет широковещательный адрес).
Все устройства в одной сети должны иметь одинаковую маску подсети и одинаковые биты сети. Только биты хоста будут отличаться и должны быть уникальными.
Обратите внимание, что в таблице есть первый и последний адрес хоста:
Первый используемый адрес - этот первый узел в сети имеет все 0 бит с последним (самым правым) битом в 1 бит. В этом примере это 192.168.10.1/24.
Последний используемый адрес - этот последний узел в сети имеет все 1 бит с последним (самым правым) битом в 0 бит. В этом примере это 192.168.10.254/24.
Любые адреса между 192.168.10.1/24 по 192.168.10.254/24 включительно могут быть назначены устройству в сети.

Широковещательный адрес
Широковещательный адрес — это адрес, который используется, когда он необходим для доступа ко всем устройствам в IPv4-сети. Как показано в таблице, сетевой широковещательный адрес имеет все 1 бит в части узла, определяемой маской подсети.
В этом примере сетевой адрес — 192.168.10.255/24. Широковещательный адрес не может быть назначен устройству.

Обратная маска
В оборудовании CISCO (а может быть и других) иногда приходится использовать обратную маску (написание ACL), то есть не привычную нам 255.255.255.0, а 0.0.0.255.
Покажу способ расчета Broadcast (Логическая ИЛИ).
Чтобы ее рассчитать нужно прочесть миллион статей, изучить целых два раздела в CISCO, и все равно ничего не поймете :(
НО я дам Вам отличный ЛАЙФХАК:
ФОРМУЛА:
От числа 255 мы просто ВСЕГДА отнимаем нормальную маску
0.0.0.255
255 – 255 = 0
255 – 255 = 0
255 – 255 = 0
255 – 0 = 255
255.255.255.0
Обратная маска
Маска подсети

Найти:
Адрес сети
Количество хостов
Начало хостов
Конец хостов
Широковещательный адрес
192.168.10.20/24
192.168.10.20/22
10.10.25.0/20
172.20.20.0/15
Самостоятельная работа

Ответ
192.168.10.20/24

Ответ
192.168.10.20/22

Ответ
10.10.25.0/20

Ответ
172.20.20.0/15

Таблица масок подсети

Сетевой шлюз (Gateway)
Сетевой шлюз (Gateway) — аппаратный маршрутизатор или программное обеспечение для сопряжения компьютерных сетей, использующих разные протоколы (например, локальной и глобальной).
Сетевой шлюз конвертирует протоколы одного типа физической среды в протоколы другой физической среды (сети). Например, при соединении локального компьютера с сетью Интернет обычно используется сетевой шлюз.
Маршрутизатор (он же — роутер) является одним из примеров аппаратных сетевых шлюзов.
Шлюз по умолчанию (Default gateway) — в маршрутизируемых протоколах — сетевой шлюз, на который пакет отправляется в том случае, если маршрут к сети назначения пакета не известен (не задан явным образом в таблице маршрутизации хоста). Применяется в сетях с хорошо выраженными центральными маршрутизаторами, в малых сетях, в клиентских сегментах сетей. Шлюз по умолчанию задаётся записью в таблице маршрутизации вида «сеть 0.0.0.0 с маской сети 0.0.0.0».

Конфигурация IPv4 идентифицирует компьютер другим компьютерам в сети

IPv6-адреса
Пространство IPv6-адресов использует 128 бит в отличие от пространства IPv4-адресов, где используются только 32 бита. Поэтому общее число возможныхIPv6-адресов существенно больше общего числа возможных IPv4-адресов.
Для более краткого представления адресов в протоколе IPv6 не используется десятичное представление. Вместо этого в IPv6 используется шестнадцатеричное представление, в которой каждые четыре шестнадцатеричных разряда отделяются двоеточием. Каждый шестнадцатеричный разряд представляет четыре бита.

Пространство адресов IPv6

VLSM
Бесклассовая адресация (англ. Classless Inter-Domain Routing, англ. CIDR) — метод IP-адресации, позволяющий гибко управлять пространством IP-адресов, не используя жёсткие рамки классовой адресации. Использование этого метода позволяет экономно использовать ограниченный ресурс IP-адресов, поскольку возможно применение различных масок подсетей к различным подсетям.

Сохранение адресов IPv4
Из-за истощения общего адресного пространства IPv4 использование доступных адресов узлов является основной проблемой при подсетях IPv4.
Примечание: Более крупный адрес IPv6 позволяет гораздо проще планировать и распределять адреса, чем позволяет IPv4. Сохранение адресов IPv6 не является проблемой. Это одна из движущих сил для перехода на IPv6.
В традиционном разбиении на подсети каждой подсети выделяется одинаковое количество адресов. Если все подсети имеют одинаковые требования к количеству узлов, такие блоки адресов фиксированного размера будут эффективными. Как правило, с публичными адресами IPv4 это не так.

Расчет VLSM