Для ідентифікації мережних інтерфейсів використовується три типи адрес: локальні (апаратні) адреси; мережні адреси (IP-адреси); символьні (доменні) імена. Щоб технологія TCP/IP могла вирішувати завдання об’єднання мереж, їй необхідна власна глобальна система адресації, що дозволяє універсальним і однозначним способом ідентифікувати будь-який інтерфейс мережі. Очевидним рішенням є нумерація всіх підмереж складовою мережі, а потім нумерація мережних інтерфейсів у межах кожної з цих підмереж. Пара, що складається з номера мережі і номери вузла, відповідає поставленим умовам і може слугувати як мережна адреса, або IP-адреса.
Найпоширенішою формою подання IP-адреси є запис у вигляді чотирьох чисел, що представляють значення кожного байта в десятковій формі і розділених крапками, наприклад: 128.10.2.30.
У деяких випадках виявляється корисним уявлення IP-адреси в двійковому форматі: 10000000 00001010 00000010 00011110.
Запис адреси не передбачає спеціального розмежувальної знака між номером мережі і номером вузла. Разом з тим при передачі пакета по мережі часто виникає необхідність автоматичними засобами поділяти адресу на ці дві частини. Наприклад, маршрутизація, як правило, здійснюється на підставі номера мережі, тому кожен маршрутизатор, отримавши пакет, повинен прочитати з відповідного заголовка адресу призначення і виділити з нього номер мережі. Для цих цілей слугують два підходи:
– перший – заснований на використанні класів адрес. Уводиться п’ять класів адрес: A, B, C, D, E. Три з них – А, В, С – слугують для адресації мереж. А два інших D і E – мають спеціальне призначення. Для кожного класу мережних адрес визначено власне становище границі між номером мережі і номером вузла;
– другий – у даний час найбільш поширений, заснований на використанні маски, яка дозволяє максимально гнучко встановлювати межу між номером мережі і номером вузла. Маска – це число, яке використовується в парі з IP-адресою, причому двійковий запис маски містить безперервну послідовність одиниць у тих розрядах, які повинні в IP-адрес інтерпретуватися як номер мережі.
Для першого підходу в мережі класу А адреса визначається першим октетом IP-адреса (зліва направо). Значення першого октету, що знаходиться в межах 1 – 126, зарезервовано для гігантських транснаціональніх корпорацій. У світі може існувати лише 126 мереж класу А, кожна з яких може містити майже 17 млн комп’ютерів.
Клас В використовує два перші октету в якості мережі, а значення першого октету може бути в межах 128 – 191. У мережі класу В може бути близько 65 тис. комп’ютерів, такі мережі мають найбільші університети та інші великі організації.
У класі С під адресу мережі відводиться вже три перших октети, а значення першого октету – в межах 192 – 223. Це найбільш поширені мережі, їх кількість може перевищувати 2 млн, а кількість комп’ютерів у кожній мережі – до 254.
Протокол TCP/IP спроектований так, що вся мережа може бути розбита на підмережі. Хости в одній підмережі спілкуються один з одним безпосередньо. Якщо треба передати пакети з однієї підмережі в іншу, то вони передаються через маршрутизатори (маршрутизаторами можуть бути ті ж комп’ютери або спеціальні пристрої). Комп’ютеру, що передає пакт, треба знати, як передавати дані – напряму або через маршрутизатор. Для цього йому задається крім IP-адреси отримувача ще й маска підмережі. За допомогою маски підмережі комп’ютер легко обчислює знаходження адресата і визначає, чи знаходиться він в одній з ним підмережі, якщо так – посилає пакет безпосередньо, якщо ні – посилає його на маршрутизатор, який передає його в іншу підмережу.
Маска підмережі – це шаблон, за допомогою якого IP-адресу поділяють на дві частини: адреса мережі та номер комп’ютера в цій мережі.
Маски підмережі є основою методу безкласової маршрутизації. У цьому підході маску підмережі записують разом з IP-адресою у форматі “IP-адрес/кількість одиничних біт в масці”. Число після слеша означає кількість одиничних розрядів у масці підмережі.
Розглянемо приклад запису діапазону IP-адрес у вигляді 10.96.0.0/11. У цьому випадку маска підмережі буде мати двійковий вид 11111111 11100000 00000000 00000000, або те ж саме в десятковому вигляді: 255.224.0.0. 11 розрядів IP-адреси відводяться під адресу мережі, а решта 32 – 11 = 21 розряд повної адреси (11111111 11100000 00000000 00000000) – під локальну адресу в цій мережі. Разом 10.96.0.0/11 означає діапазон адрес від 10.96.0.0 до 10.127.255.255.
Маска призначається за такою схемою 28-n (для мереж класу C), де n – кількість комп’ютерів в підмережі + 2, округлене до найближчого більшого ступеня двійки (ця формула справедлива для n ≤ 254, для n> 254 буде інша формула).
Приклад: в якійсь мережі класу C є 30 комп’ютерів, маска для такої мережі обчислюється таким чином:
28 – 32 = 224 (0E0h) <=> 255.255.255.224
Порядок призначень IP-адресів. За визначенням, схема IP-адресації повинна забезпечити унікальність нумерації мереж, а також вузлів у межах кожної з мереж. Коли справа стосується мережі, що є частиною інтернету, унікальність нумерації в межах всієї величезної мережі може бути забезпеченою тільки зусиллями спеціально створених для цього центральних органів. Головним органом реєстрації глобальних адрес в інтернеті з 1998 р. є неурядова організація ICANN (Іnternet Corporation for Assigned Names and Numbers). Ця організація координує роботу регіональних відділів, діяльність яких охоплює великі географічні площі: ARIN (Америка), RIPE (Європа), ARNIC (Азія і Тихоокеанський регіон). Регіональні відділи виділяють блоки адрес мереж великим постачальникам послуг, а ті, у свою чергу, розподіляють їх між своїми клієнтами, серед яких можуть бути і більш дрібні постачальники.
У невеликій же автономної IP-мережі умова унікальності номерів мережі може бути виконана силами мережевого адміністратора. У цьому випадку в розпорядженні адміністратора є всеадресний простір. Однак при такому підході виключена можливість у майбутньому підключення до інтернету, оскільки довільно вибрані адреси даної мережі можуть збігатися з централізовано призначеними адресами інтернету. Для того щоб уникнути колізій, пов’язаних з такого роду збігами, у стандартах інтернету визначено декілька діапазонів так званих приватних адрес, рекомендованих для автономного використання:
– у класі А – мережа 10.0.0.0;
– у класі В – діапазон з 16 номерів мереж (172.16.0.0.-172.31.0.0.);
– у класі С – діапазон з 255 мереж (192.168.0.0.-192.168.255.0.).
Ці адреси, виключені з безлічі, централізовано розподіляються, складають величезний адресний простір, достатній для нумерації вузлів автономних мереж практично будь-яких розмірів.
