7.6 ιευθυνσιοδότηση 1

Transcript

1 7.6 ιευθυνσιοδότηση 1

2 ιευθυνσιοδότηση Η IP διεύθυνση προορισµού είναι αυτή που υποδεικνύει σε ένα σύστηµα, που πρέπει να παραδώσει ένα IP αυτοδύναµο πακέτο. Εκτός από τη διεύθυνση, χρησιµοποιούµε συχνά και τους όρους όνοµα και διαδροµή οι οποίοι σχετίζονται επίσης µε τη διαδικασία παράδοσης. Η διεύθυνση προσδιορίζει που βρίσκεται µια συσκευή, συνήθως τη λογική ή φυσική θέση της σε ένα δίκτυο. Το όνοµα µπορεί επίσης να προσδιορίζει µια συσκευή ή ένα δίκτυο και χρησιµοποιείται κυρίως για λόγους ευκολίας (είναι πιο εύκολο να θυµόµαστε ένα όνοµα από µια σειρά αριθµών). Όταν χρησιµοποιούµε όνοµα, γίνεται τελικά αντιστοίχιση του σε µια διεύθυνση µε τη βοήθεια κατάλληλης υπηρεσίας που θα δούµε αργότερα (DNS). Η διαδροµή είναι το µονοπάτι που πρέπει να ακολουθήσει ένα αυτοδύναµο IP πακέτο για να φτάσει στον προορισµό του. 2

3 ιευθυνσιοδότηση Για λόγους ευκολίας, συνήθως: 1. προσδιορίζουµε τον παραλήπτη µε ένα όνοµα 2. το όνοµα µετατρέπεται στην αντίστοιχη διεύθυνση IP και 3. καθορίζεται το µονοπάτι που πρέπει να ακολουθήσει ένα πακέτο για να φτάσει στον προορισµό του. 3

4 ιεύθυνση Ελέγχου Προσπέλασης στο Μέσο (Media Access Control, MAC διεύθυνση) Κάθε συσκευή, η οποία βρίσκεται σε ένα δίκτυο και επικοινωνεί µε άλλες, πόσες διευθύνσεις διαθέτει; Η µία είναι η διεύθυνση IP η οποία αποδίδεται από το πρωτόκολλο δικτύου και η άλλη είναι η φυσική διεύθυνση γνωστή και ως διεύθυνση υλικού (hardware address) ή διεύθυνση MAC. 4

5 Τι είναι η διεύθυνση υλικού ή διεύθυνση MAC µιας συσκευής; Η διεύθυνση υλικού ή διεύθυνση MAC µιας συσκευής, είναι ένας αριθµός ο οποίος είναι ενσωµατωµένος από τον κατασκευαστή στην κάρτα δικτύου της συσκευής και την προσδιορίζει µοναδικά µέσα στο δίκτυο. Το µήκος της διεύθυνσης MAC ποικίλλει ανάλογα µε το σύστηµα αλλά τα περισσότερα συστήµατα µεταξύ των οποίων και το (πρωτόκολλο του φυσικού µέσου) Ethernet χρησιµοποιούν διεύθυνση των 48bit. 5

6 Σε ποια θέση του µοντέλου OSI γίνεται χρήση της διεύθυνσης MAC, µε ποιο τρόπο και για ποιο λόγο; Σύµφωνα µε το µοντέλο OSI, οι διευθύνσεις MAC αναφέρονται στο υποεπίπεδο (Του επιπέδου Σύνδεσης εδοµένων) Ελέγχου Προσπέλασης στο Μέσο. Εκεί γίνεται ανάλυση των εισερχόµενων πακέτων και ελέγχεται η διεύθυνση MAC προορισµού τους. Εάν η διεύθυνση προορισµού αντιστοιχεί στη MAC διεύθυνση της συσκευής, τότε το αυτοδύναµο πακέτο περνά στα ανώτερα επίπεδα, διαφορετικά αγνοείται. ιατηρώντας αυτή την ανάλυση στο χαµηλότερο επίπεδο του OSI αποτρέπονται αδικαιολόγητες καθυστερήσεις, που θα εισήγαγε το πέρασµα όλων των πακέτων στα ανώτερα επίπεδα, προκειµένου να γίνει εκεί η ανάλυση και ο έλεγχος της διεύθυνσης προορισµού. 6

7 Ποιος οργανισµός έχει αναλάβει το έργο της ανάθεσης των φυσικών διευθύνσεων σε παγκόσµιο επίπεδο; Οι MAC διευθύνσεις µοιράζονται παγκοσµίως από το IEEE (Ινστιτούτο Ηλεκτρολόγων και Ηλεκτρονικών Μηχανικών). Το ΙΕΕΕ δίνει σε κάθε οργανισµό µία µοναδική ταυτότητα οργανισµού (OUI) που έχει µήκος 24 bits. Τα υπόλοιπα 24 bits µπορεί να τα χρησιµοποιήσει όπως αυτός θέλει. 7

8 8

9 Ποια είναι η δοµή της φυσικής διεύθυνσης; Η µορφή της φυσικής διεύθυνσης φαίνεται στο επόµενο σχήµα. Παρατηρούµε ότι: Έχει µήκος 48 bit. Τα πρώτα 24 bit αποτελούν την ταυτότητα οργανισµού OUI (Organization Unique Identifier). Το αριστερότερο bit της διεύθυνσης ((Ι/G) προσδιορίζει αν η διεύθυνση είναι ατοµική ή οµαδική (0ατοµική, 1οµαδική). Όταν είναι 0, το πακέτο θα το παραλάβει µια συγκεκριµένη MAC διεύθυνση (unicast). Όταν είναι 1, θα το παραλάβουν ένα σύνολο διευθύνσεων από µια συγκεκριµένη οµάδα (multicast). Άν όλα τα bit της OUI έχουν την τιµή 1, η διεύθυνση έχει ιδιαίτερη σηµασία: Το πακέτο αυτό πρέπει να ληφθεί από όλους τους υπολογιστές του 9 συγκεκριµένου συστήµατος (broadcast).

10 Ποια είναι η δοµή της φυσικής διεύθυνσης; Το επόµενο bit U/Lπροσδιορίζει ποια αρχή έχει κάνει την ανάθεση της διεύθυνσης. Αν είναι 0, τότε η διεύθυνση έχει δοθεί σε παγκόσµιο επίπεδο από την IEEE, ενώ αν είναι 1, έχει ανατεθεί τοπικά. O διαχωρισµός αυτός γίνεται, για να προσδιορίζεται εύκολα αν µια διεύθυνση είναι πραγµατικά µοναδική σε παγκόσµιο δίκτυο. Μια διεύθυνση που έχει ανατεθεί τοπικά µπορεί να είναι όµοια µε µια που έχει ανατεθεί σε παγκόσµιο επίπεδο από την ΙΕΕΕ. Το bit αυτό κάνει το διαχωρισµό (χωρίς αυτό δεν θα µπορούσαµε να εξασφαλίσουµε τη µοναδικότητα των διευθύνσεων). 10

11 Ποια είναι η δοµή της φυσικής διεύθυνσης; Τα επόµενα 22 bits συνθέτουν τη φυσική διεύθυνση υποδικτύου, που ανατέθηκε από την IEEE στον συγκεκριµένο οργανισµό (δηλαδή στον κατασκευαστή καρτών). Το επόµενο σύνολο των 24 bits προσδιορίζει διευθύνσεις, η διαχείριση των οποίων γίνεται τοπικά από τον οργανισµό. Οργανισµοί, στους οποίους ανατίθενται διευθύνσεις υποδικτύου (OUI) από την IEEE, είναι οι εταιρίες κατασκευής καρτών δικτύου, για παράδειγµα Ethernet, οι οποίες επιλέγουν τις διευθύνσεις των καρτών, που κατασκευάζουν, από την περιοχή διευθύνσεων (24 bits τοπικά ανατιθέµενης φυσικής διεύθυνσης) που τους έχει ανατεθεί. Αν κάποιος οργανισµός εξαντλήσει την περιοχή διευθύνσεων, που του έχει αναθέσει η ΙΕΕΕ, µπορεί να ζητήσει και δεύτερη διεύθυνση υποδικτύου (OUI). 11

12 7.6.2 ΙΡ διευθύνσεις Η IP διεύθυνση: Προσδιορίζει τη σύνδεση (θέση) µιας συσκευής και όχι την ίδια τη Συσκευή στο δίκτυο αλλά και το ίδιο το δίκτυο. Αποτελείται από 32 bits. Όταν αλλάξει η θέση µιας συσκευής στο δίκτυο, τότε πρέπει να αλλάξει και η IP διεύθυνσή της Αν µία συσκευή, όπως ο δροµολογητής, είναι συνδεδεµένη µε περισσότερα από ένα δίκτυα, τότε η συσκευή αυτή έχει µία IP διεύθυνση για κάθε δίκτυο µε το οποίο συνδέεται. 12

13 Παράδειγµα: Στο εργαστήριο µας, ο δροµολογητής που µας συνδέει µε το Internet έχει δύο διευθύνσεις: Τη διεύθυνση η οποία φαίνεται στο εσωτερικό µας δίκτυο Ethernet και τη διεύθυνση µε την οποία συνδέεται στο Internet µέσω του Πανελλήνιου Σχολικού ικτύου. 13

14 Τι είδους αρχιτεκτονική ακολουθούν οι ΙΡ διευθύνσεις και τι αντανακλούν; Oι IP διευθύνσεις ακολουθούν ιεραρχική αρχιτεκτονική και αντανακλούν την εσωτερική, ιεραρχική διαίρεση του δικτύου σε υποδίκτυα. Η διαίρεση δικτύου σε υποδίκτυα παρουσιάζεται στο παρακάτω σχήµα. Εκεί έχουµε ιεραρχία τριών επιπέδων. 14

15 Στο συγκεκριµένο παράδειγµα, παρατηρούµε ότι: Ολόκληρο το δίκτυο προσδιορίζεται µε τον αριθµό 22. Το δίκτυο έχει διαιρεθεί σε τρία υποδίκτυα: τα 35, 45 και 55. Κάθε ένα από τα τρία υποδίκτυα διαιρείται επίσης σε µικρότερα υποδίκτυα, που προσδιορίζονται από τον τρίτο αριθµό της διεύθυνσης (1,2,3 ή 4). Το «Χ» στο σχήµα αντιστοιχεί στον τέταρτο αριθµό κάθε διεύθυνσης, ο οποίος προσδιορίζει τον υπολογιστή. Όπως καταλαβαίνετε, στο συγκεκριµένο δίκτυο έχουµε αποφασίσει οι τρεις πρώτοι αριθµοί (octets) να χαρακτηρίζουν το δίκτυο και ο τελευταίος τον υπολογιστή. 15

16 Ποια είναι η γενική µορφή µιας ΙΡ διεύθυνσης Μια ΙΡ διεύθυνση αποτελείται από τέσσερις αριθµούς οι οποίοι διαχωρίζονται µε τελεία, για παράδειγµα Οι αριθµοί αυτοί ονοµάζονται οκτάδες ή octets και κάθε ένας από αυτούς αντιστοιχεί σε δυαδικό αριθµό των 8bit. Αυτό σηµαίνει ότι καθένας από τους αριθµούς αυτούς µπορεί να πάρει τιµές από το 0 ως το 255. Εποµένως, αφού 4Χ8=32, µια διεύθυνση ΙΡ αποτελείται από 32 bit. Μια διεύθυνση ΙΡ χωρίζεται σε δύο µέρη: Το τµήµα ικτύου και το τµήµα Υπολογιστή, όπως φαίνεται στο επόµενο σχήµα: 16

17 Από ποιον γίνεται η διαχείριση του αριθµητικού χώρου των ΙΡ διευθύνσεων Η διαχείριση του αριθµητικού χώρου των IP διευθύνσεων γίνεται από το Κέντρο Πληροφορίας ικτύου (Network Information Center, NIC). Όλα τα TCP/IP διαδίκτυα, που είναι συνδεδεµένα στο παγκόσµιο ιαδίκτυο, πρέπει να χρησιµοποιούν αριθµούς δικτύου, που τους ανατίθενται από το NIC έτσι ώστε κάθε συσκευή η οποία συνδέεται στο ιαδίκτυο να έχει µοναδική διεύθυνση ΙΡ. ιαφορετικά, αν ο καθένας επέλεγε αυτόνοµα τις δικές του διευθύνσεις, τότε θα δηµιουργείτο σύγχυση και χάος, όταν το δίκτυό του συνδεόταν στο ιαδίκτυο. Αυτό, γιατί θα υπήρχε µεγάλη πιθανότητα οι διευθύνσεις ΙΡ των συνδεδεµένων υπολογιστών να µην ήταν µοναδικές. 17

18 Τι γίνεται µε τους υπολογιστές στο σπίτι µας; Αν για παράδειγµα έχουµε µια σύνδεση ADSL, υπεύθυνος για τη διεύθυνση IP που έχουµε είναι ο πάροχος Internet (η εταιρία που µας συνδέει). Στην εταιρία αυτή έχει δοθεί από το NIC µια ή περισσότερες περιοχές διευθύνσεων και κάθε φορά που συνδεόµαστε, µας ανατίθεται µια διεύθυνση από αυτές. Κάθε φορά µπορεί να έχουµε διαφορετική διεύθυνση, αλλά σίγουρα τη στιγµή που τη χρησιµοποιούµε εµείς δεν την έχει κανείς άλλος. 18

19 Πόσες και ποιες διαφορετικές δοµές διευθύνσεων έχουν δηµιουργήσει οι σχεδιαστές δικτύου Οι σχεδιαστές δικτύου έχουν δηµιουργήσει τέσσερις διαφορετικές δοµές (κλάσεις) διευθύνσεων, οι οποίες χρησιµοποιούνται ανάλογα µε το µέγεθος του δικτύου. Αυτές είναι: Α, Β, C, D συν µία πέµπτηε, η ο οποία έχει δεσµευθεί για µελλοντική χρήση. 19

20 Με ποιο τρόπο καθορίζεται η κλάση κάθε µιας από τις διευθύνσεις A,B,C,D; Η κλάση της διεύθυνσης καθορίζεται από τα πρώτα τέσσερα πιο σηµαντικά bit της διεύθυνσης. Οι διευθύνσεις της κλάσης Α αρχίζουν µε 0, της κλάσης Β µε 10, της κλάσης C µε 110 της κλάσης D µε 1110, ενώ διευθύνσεις, που αρχίζουν µε 1111 κρατούνται για µελλοντική χρήση. 20

21 21

22 22

23 οµή της κλάσης Α Στην κλάση Α το πρώτο ψηφίο είναι 0. Αυτό σηµαίνει ότι το πρώτο octet έχει τιµές από ως δηλ. σε δεκαδικό από 0 ως 127. Στην κλάση αυτή δεσµεύονται 7 bits για τη διεύθυνση δικτύου, άρα επιτρέπει 2 7 =128 δίκτυα και τα υπόλοιπα 24 για τη διεύθυνση υπολογιστή, εποµένως σε κάθε ένα από τα δίκτυα µπορούν να υπάρξουν 2 24 =πάνω από 16 εκατοµµύρια υπολογιστές. Η κλάση Α είναι για µεγάλα δίκτυα µε πολλούς υπολογιστές. 23

24 οµή της κλάσης Β. Στην κλάση B τα δύο πρώτα ψηφία έχουν τιµή 10. Το πρώτο octet θα έχει τιµές από ως δηλ. από 128 ως 191. Τα υπόλοιπα octets θα έχουν φυσικά τιµές από 0 ως 255. Η κλάση Β είναι για µεσαία δίκτυα. Για το τµήµα ικτύου δεσµεύονται 14bit άρα επιτρέπεται η ύπαρξη (=2 14 ) δικτύων. Για το τµήµα Υπολογιστή δεσµεύονται 16 bit, άρα κάθε δίκτυο µπορεί να έχει έως (=2 16 ) υπολογιστές. 24

25 οµή της κλάσης C. Στην κλάση C τα τρία πρώτα ψηφία είναι 110. Το πρώτο octet παίρνει τιµές από ως δηλ. από 192 ως 223. Τα υπόλοιπα octets θα έχουν φυσικά τιµές από 0 ως 255. Για το τµήµα του δικτύου χρησιµοποιούνται 21 bits, ενώ για το τµήµα υπολογιστή µόνο 8 bits. Αυτό σηµαίνει ότι µπορούµε να έχουµε περίπου 2 εκατοµµύρια δίκτυα (2 21 = ) µε µέχρι 256 υπολογιστές το καθένα (2 8 = 256). Η κλάση C είναι για µικρά δίκτυα 25

26 οµή της κλάσης D. Στην κλάση D τα τέσσερα πρώτα ψηφία του πρώτου octet έχουν την τιµή Το πρώτο octet παίρνει τιµές από ως δηλ. από 224 ως 239. Τα υπόλοιπα octets θα έχουν φυσικά τιµές από 0 ως 255. Oι διευθύνσεις της κλάσης D επιτρέπουν την ύπαρξη οµαδικών διευθύνσεων (multicast), διευθύνσεων δηλαδή, που απευθύνονται σε οµάδα υπολογιστών. Οι διευθύνσεις αυτές δεν απευθύνονται σε ένα συγκεκριµένο µηχάνηµα αλλά σε µια οµάδα µηχανηµάτων και χρησιµοποιούνται για µεταδόσεις εκποµπής. 26

27 Ποια είναι η µορφή µιας διεύθυνσης ΙΡ Όπως έχουµε ήδη δει, τις IP διευθύνσεις τις γράφουµε σαν οµάδες των τεσσάρων αριθµών των 8 bits (octets ή οκτάδες) οι οποίες διαχωρίζονται µεταξύ τους µε τελεία. Π.χ. µια διεύθυνση δικτύου είναι: Η γραφή αυτή µας εξυπηρετεί καθώς χρησιµοποιούµε δεκαδικό αντί για δυαδικό. Ανάλογα µε την κλάση του δικτύου, κάθε οκτάδα µπορεί να αντιπροσωπεύει ένα τµήµα της διεύθυνσης δικτύου ή του Υπολογιστή. 27

28 Στην κλάση Α, µια διεύθυνση αντιπροσωπεύει: ίκτυο.υπολογιστής.υπολογιστής.υπολογιστής 7 bits 8 bits 8 bits 8 bits ενώ σε µια κλάση C, θα είναι: ίκτυο. ίκτυο. ίκτυο.υπολογιστής 7 bits 7 bits 7 bits 8bits Για παράδειγµα, σε ένα δίκτυο κλάσης C ίσως υπάρχει η διεύθυνση Το αντιπροσωπεύει το δίκτυο, ενώ το 34 το συγκεκριµένο υπολογιστή. Π.χ , πρόκειται για διεύθυνση κλάσης Β, δηλώνει ότι η διεύθυνση του δικτύου είναι και η τοπική του υπολογιστή

29 Άσκηση Να µετατραπεί η ΙΡ διεύθυνση: στην αντίστοιχη µε δεκαδικούς αριθµούς. Μετατρέπουµε κάθε οκτάδα της διεύθυνσης, στον αντίστοιχο δεκαδικό αριθµό

30 Άσκηση Να µετατραπεί η ΙΡ διεύθυνση στην αντίστοιχη δυαδική. Μετατρέπουµε κάθε έναν από τους τέσσερις δεκαδικούς αριθµούς στον αντίστοιχο δυαδικό

31 Βρείτε το λάθος στις παρακάτω ΙΡ διευθύνσεις: α) β) γ) δ) α) Στην αναπαράσταση µε δεκαδικούς, δεν µπαίνουν µηδενικά µπροστά από κάθε αριθµό. β) Η διεύθυνση αναπαριστάνεται µε πέντε αντί για τέσσερις αριθµούς. γ) Ο τρίτος αριθµός είναι πάνω από 255. δ) Έχουν αναµιχθεί δεκαδικοί και δυαδικοί αριθµοί στην αναπαράσταση της διεύθυνσης. 31

32 Να βρείτε την κλάση κάθε µιας από τις επόµενες διευθύνσεις: α) β) γ) δ) α) Τα δύο πρώτα ψηφία είναι 10 άρα είναι κλάση Β. β) Το πρώτο ψηφίο είναι 0 άρα είναι κλάση Α. γ) Τα τέσσερα πρώτα ψηφία είναι 1110, άρα είναι κλάση D. δ) Τα τρία πρώτα ψηφία είναι 110, άρα είναι κλάση C. 32

33 Να βρείτε το τµήµα ικτύου και το τµήµα Υπολογιστή των παρακάτω ΙΡ διευθύνσεων: α) β) γ) α) Η διεύθυνση είναι κλάσης Α άρα το τµήµα ικτύου είναι 112 και το τµήµα Υπολογιστή β) Η διεύθυνση είναι κλάσης Β άρα το τµήµα ικτύου είναι και το τµήµα Υπολογιστή 6.8. γ)η διεύθυνση είναι κλάσης C άρα το τµήµα ικτύου είναι και το τµήµα Υπολογιστή

34 Θέµα 2011: ίνονται οι παρακάτω IP διευθύνσεις: α) Να καθορίσετε σε ποια κλάση ανήκει η κάθε ΙΡ διεύθυνση. β) Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. Για να βρούµε την κλάση, πρέπει να δούµε τα πρώτα ψηφία της πρώτης οκτάδας σε κάθε διεύθυνση. Για την πρώτη διεύθυνση, είναι η Β (10), για την δεύτερη είναι η D (1110) και για την τρίτη είναι η C (110) 34

35 Άσκηση Αν η ταυτότητα οργανισµού έχει τιµή τότε σηµαίνει ότι 1. απευθύνεται σε οµάδα υπολογιστών και έχει δοθεί σε παγκόσµιο επίπεδο 2. όλοι οι υπολογιστές του συστήµατος γίνονται αποδέκτες του µηνύµατος 3. απευθύνεται σε µεµονωµένο υπολογιστή και έχει δοθεί τοπικά 4. απευθύνεται σε οµάδα υπολογιστών και έχει δοθεί τοπικά 5. απευθύνεται σε µεµονωµένο υπολογιστή και έχει δοθεί σε παγκόσµιο επίπεδο 3 35

36 Το µήκος της MAC διεύθυνσης είναι: α. 48 bits β. 48 bytes γ. 32 bits δ. 24 bits α 36

37 Με τον τρόπο διευθυνσιοδότησης σε κλάσεις έχουµε το εξής µειονέκτηµα: Αν πχ κάποιο δίκτυο θέλει να καλύψει 254 υπολογιστές, τότε θα του δοθεί διεύθυνση κλάσης C (υποστηρίζει µέχρι 256 υπολογιστές). Αν θελήσει όµως να καλύψει 270 υπολογιστές θα του δοθεί διεύθυνση κατηγορίας Β (η οποία καλύπτει µέχρι υπολογιστές). Άρα =65264 διευθύνσεις θα µείνουν ανεκµετάλλευτες. Ανώφελη σπατάλη διευθύνσεων 37

38 7.6.3 Υποδίκτυα και Μάσκα Υποδικτύου Για να µπορέσει να ξεπεραστεί το πρόβληµα δηµιουργήθηκαν τα υποδίκτυα. Τα υποδίκτυα λύνουν το πρόβληµα της επάρκειας διευθύνσεων και επιτρέπουν αποτελεσµατικότερη διαχείριση. Κάθε δίκτυο κατηγορίας Α, Β ή C διαµοιράζεται σε µικρότερα δίκτυα που καλούνται υποδίκτυα. 38

39 7.6.3 Υποδίκτυα και Μάσκα Υποδικτύου Εταιρίες και οργανισµοί οι οποίοι διαθέτουν µεγάλα δίκτυα, προτιµούν να χωρίζουν τα δίκτυα τους σε επιµέρους υποδίκτυα (subnets) στα οποία για τους τελικούς υπολογιστές διατίθεται ένας µικρός αριθµός από bits. Όπως είπαµε και στην προηγούµενη ενότητα, είναι δυνατόν να ορίσουµε πόσα ψηφία χρησιµοποιούνται για το πεδίο ικτύου και πόσα για το πεδίο Υπολογιστή στη διεύθυνση IP. Η ρύθµιση γίνεται ανάλογα µε τις ανάγκες, µας ώστε να µπορούµε να δηµιουργήσουµε λίγα δίκτυα µε πολλούς υπολογιστές ή πολλά δίκτυα µε λίγους υπολογιστές. Για λόγους διαχείρισης είναι τις περισσότερες φορές πιο βολικό να έχουµε πολλά µικρότερα δίκτυα από ένα µεγάλο. 39

40 Παράδειγµα Έστω ότι σε ένα µεγάλο οργανισµό έχει ανατεθεί η διεύθυνση δικτύου Χ.Χ κλάσης Β. Εσωτερικά, αυτός ο οργανισµός µπορεί να χωρίσει αυτή την περιοχή διευθύνσεων ώστε η τρίτη οκτάδα να δηλώνει ένα διαφορετικό υποδίκτυο. Για παράδειγµα, µπορεί το εσωτερικό δίκτυο να αποτελείται από δύο δίκτυα Ethernet. Στο ένα θα χρησιµοποιηθεί η περιοχή Χ και στο άλλο η Χ. Σε κάθε περίπτωση το πεδίο Υπολογιστή της διεύθυνσης θα αντιστοιχεί µόνο στην τελευταία οκτάδα (Χ). Ο διαχωρισµός αυτός έχει σηµασία µόνο στο εσωτερικό δίκτυο του οργανισµού. 40

41 Αυτή η διαίρεση δεν έχει καµία σηµασία έξω από το δίκτυο του οργανισµού. (Έτσι, οποιοσδήποτε υπολογιστής κάποιου άλλου οργανισµού χειρίζεται όλα τα αυτοδύναµα πακέτα που απευθύνονται στη διεύθυνση Χ.Χ µε τον ίδιο ακριβώς τρόπο, χωρίς να εξετάζει καθόλου τη τρίτη οκτάδα της διεύθυνσης. Με άλλα λόγια, οι υπολογιστές, που δεν ανήκουν στον οργανισµό, δροµολογούν µε τον ίδιο ακριβώς τρόπο µέσω του ίδιου δροµολογητή αυτοδύναµα πακέτα, που απευθύνονται στις διευθύνσεις Χκαι Χ). Αντίθετα, στο εσωτερικό του οργανισµού(εντός του κόκκινου κύκλου στο σχήµα), τα αυτοδύναµα πακέτα, που προορίζονται για το δίκτυο , τα διαχειριζόµαστε µε διαφορετικό τρόπο από αυτό των αυτοδύναµων πακέτων, που έχουν ως τελικό προορισµό το δίκτυο Οι δροµολογητές, δηλαδή του οργανισµού έχουν ξεχωριστές εγγραφές για καθένα από τα δίκτυα και Αντίθετα, οι δροµολογητές, που βρίσκονται έξω από τον οργανισµό, έχουν κοινή εγγραφή για όλες τις διευθύνσεις Χ.Χ 41

42 42

43 Στην περίπτωση που έχουµε το διαχωρισµό εσωτερικά στον οργανισµό, οι εξωτερικοί δροµολογητές έχουν µια µοναδική εγγραφή για το δίκτυο µας, ενώ οι δικοί µας δροµολογητές έχουν περισσότερες και εκτελούν το διαχωρισµό µέσα στον οργανισµό. Αν ζητήσουµε περισσότερα από ένα Class C υποδίκτυα, θα έχουµε αναθέσει το διαχωρισµό σε δροµολογητές που βρίσκονται έξω από τον οργανισµό. Αυτό σηµαίνει ότι οι δροµολογητές έξω από το δίκτυο µας δεν θα µπορούν απλώς να δροµολογούν στο 128.6αλλά θα πρέπει να γνωρίζουν το ακριβές µας υποδίκτυο, ή Κάτι τέτοιο σηµαίνει φυσικά ότι θα έχουν και περισσότερες από µια καταχωρίσεις ειδικά για το συγκεκριµένο οργανισµό. Μεταφέροντας αυτή την διαίρεση σε υποδίκτυα στο εσωτερικό του οργανισµού, κρύβουµε την πολυπλοκότητα (εσωτερική δοµή) του δικού µας δικτύου από τον έξω κόσµο και απλοποιούµε κατά πολύ τις ρυθµίσεις των δροµολογητών που βρίσκονται έξω από το δίκτυο µας. 43

44 Μάσκα Υποδικτύου Ο διαχωρισµός των διευθύνσεων στα τµήµατα δικτύου και υπολογιστή γίνεται πολύ εύκολα µε εξαιρετικά ευέλικτο τρόπο που επιτρέπει στο σχεδιαστή του δικτύου, να καθορίζει ποια bits της διεύθυνσης προσδιορίζουν το δίκτυο ή το υποδίκτυο, στο οποίο ανήκει ο υπολογιστής. Ο διαχωρισµός αυτός γίνεται µε τη χρήση µάσκας 32 bit,, τη µάσκα υποδικτύου (subnet mask). Η µάσκα υποδικτύου είναι ένας αριθµός µε τον οποίο µπορούµε να καθορίσουµε µε ακρίβεια πλέον ενός bit, ποια ψηφία µιας διεύθυνσης IP ανήκουν στο πεδίο ικτύου και ποια στο πεδίο Υπολογιστή. Η µάσκα υποδικτύου έχει µέγεθος 32 bit και χωρίζεται σε οκτάδες όπως και η διεύθυνση IP. 44

45 Μετατροπές Παρένθεση: ένας εύκολος τρόπος µετατροπής από δυαδικό σε δεκαδικό για τις διευθύνσεις ΙΡ Έστω ο δυαδικός: Προσθέτουµε τους αριθµούς που βρίσκονται πάνω από τα δυαδικά ψηφία «1»: =75 45

46 Μετατροπές Και αντίστροφα, µετατροπή δεκαδικού σε δυαδικό. Έστω ο δεκαδικός 174 Εφόσον το 174 είναι µεγαλύτερο του 128, σίγουρα το 128 θα συµµετέχει στην µετατροπή. Άρα βάζουµε 1 κάτω από το κουτάκι µε τον αριθµό 128. Στη συνέχεια προσθέτουµε τον επόµενο δεκαδικό: = 192 > 175 άρα θα βάλουµε 0 κάτω από το κουτάκι του δεκαδικού = 160, άρα το 32 συµµετέχει = 176>174 άρα το 16 δεν συµµετέχει = = = 174 Ό τελικός µας δυαδικός αριθµός είναι:

47 Μάσκα Υποδικτύου Η σύµβαση που χρησιµοποιείται είναι η παρακάτω. Έστω ότι έχουµε τη διεύθυνση IP: Τη γράφουµε παρακάτω µε τη δυαδική της µορφή, ανά οκτάδα: Ας υποθέσουµε ότι µας έχουν δώσει τον παρακάτω αριθµό ως µάσκα υποδικτύου: Τον γράφουµε και αυτόν στη δυαδική του µορφή: Βάζουµε τον ένα αριθµό κάτω από τον άλλο, και εκτελούµε τη λογική πράξη AND ανά ψηφίο. AND σηµαίνει ότι το αποτέλεσµα θα είναι 1 µόνο αν ΚΑΙ τα δύο ψηφία είναι 1: AND Ο αριθµός που προκύπτει, αν τον µετατρέψουµε σε δεκαδικό ξανά είναι ο και ονοµάζεται ιεύθυνση Υποδικτύου. 47

48 Μια ΙΡ διεύθυνση είναι η και η µάσκα υποδικτύου είναι Να βρείτε το µέρος της ΙΡ διεύθυνσης που προσδιορίζει το ίκτυο και το µέρος που προσδιορίζει τον Υπολογιστή. Γενικά ένας εύκολος κανόνας είναι: Όπου τα ψηφία της µάσκας υποδικτύου είναι 1, τα αντίστοιχα ψηφία στη διεύθυνση IP ανήκουν στο πεδίο ίκτυο. Όπου τα ψηφία της µάσκας είναι 0, τα αντίστοιχα ψηφία της διεύθυνσης IP ανήκουν στο πεδίο Υπολογιστή. 48

49 Η διεύθυνση Υποδικτύου θα είναι

50 Όπως και στην περίπτωση των φυσικών (MAC) διευθύνσεων, και στις IP διευθύνσεις αν θέσουµε όλα τα bits σε 1 (κάτι το οποίο αντιστοιχεί σε µια διεύθυνση στο δεκαδικό) δηλώνουµε ότι θέλουµε να στείλουµε το µήνυµα µας σε όλους τους υπολογιστές του συγκεκριµένου δικτύου και µάλιστα άσχετα από το υποδίκτυο στο οποίο ανήκουν. Αν πάλι θέλουµε να στείλουµε το µήνυµα µας σε όλους τους υπολογιστές ενός συγκεκριµένου υποδικτύου χρησιµοποιούµε ως διεύθυνση τη διεύθυνση υποδικτύου θέτοντας σε 1 όλα τα ψηφία του πεδίου Υπολογιστή. 50

51 Παράδειγµα Έστω ότι θέλουµε να στείλουµε το µήνυµα σε όλους τους υπολογιστές του υποδικτύου Χ. Έχουµε βρει ότι η διεύθυνση υποδικτύου είναι: Στον παραπάνω αριθµό, το 0 αντιπροσωπεύει το τµήµα Υπολογιστή. Θα πρέπει να θέσουµε όλα τα ψηφία αυτού του αριθµού στο 1, άρα ο αριθµός που θα προκύψει θα είναι ο =255. Για να στείλουµε το µήνυµα θα χρησιµοποιήσουµε τη διεύθυνση:

52 Θέλουµε να σταλεί ένα µήνυµα προς όλους τους υπολογιστές του Υποδικτύου Τι τιµή θα βάλουµε στο πεδίο Υπολογιστή της διεύθυνσης; Σκεπτόµενοι ανάλογα µε το προηγούµενο παράδειγµα, η διεύθυνση ΙΡ θα έχει τη µορφή:

53 Παραδείγµατα: Για την µάσκα υποδικτύου πόσα είναι τα υποδίκτυα και πόσοι οι κόµβοι σε κάθε υποδίκτυο αν είναι κλάσης B και πόσα αν είναι κλάσης C; Μετατρέπουµε σε δυαδική µορφή τη µάσκα: Για την κλάση Β, εφόσον η προκαθορισµένη µάσκα είναι της µορφής σηµαίνει ότι τα επιπλέον 1 στη δοσµένη µάσκα έχουν χρησιµοποιηθεί για τη δηµιουργία του υποδικτύου, αυτά είναι 10 άρα = 1022 υποδίκτυα και = 62 κόµβοι ανά υποδίκτυο. Για την κλάση C, έχουµε την προκαθορισµένη µάσκα , εδώ βλέπουµε ότι τα επιπλέον 1 είναι δύο, άρα το πλήθος των υποδικτύων είναι = 2 και οι κόµβοι ανά υποδίκτυο είναι = 62 Παρατήρηση: στο µέγιστο πλήθος κόµβων ανά δίκτυο αφαιρείται ο αριθµός 2, αυτό συµβαίνει γιατί τόσο η διεύθυνση µε 0 σε όλο το τµήµα του κόµβου (host) είναι δεσµευµένη σαν Network address όσο και η διεύθυνση µε 1 σε όλο το τµήµα του κόµβου (host) είναι δεσµευµένη σαν broadcast address 53

54 Τα τελευταία χρόνια έχει σηµειωθεί µια εντυπωσιακή ανάπτυξη του ιαδικτύου (Internet). Αυτό είχε ως αποτέλεσµα να εµφανιστούν τα πρώτα προβλήµατα, καθώς το πλήθος των διευθύνσεων που µπορούµε να γράψουµε µε 32 bit είναι πεπερασµένο (και στην πραγµατικότητα έχουµε ήδη χρησιµοποιήσει το µεγαλύτερο µέρος). Καθώς τα δίκτυα που συνδέονται µεταξύ τους µέσω ιαδικτύου αυξάνονται, ο διαθέσιµος χώρος διευθύνσεων µειώνεται ενώ ταυτόχρονα µεγαλώνουν και γίνονται περισσότεροι πολύπλοκοι οι πίνακες δροµολόγησης. 54

55 Το πρόβληµα γίνεται ακόµα πιο έντονο καθώς µεγάλο µέρος των διευθύνσεων παραµένει αχρησιµοποίητο από τους οργανισµούς στους οποίους έχει ανατεθεί. Για παράδειγµα αν ένας οργανισµός χρειάζεται ένα δίκτυο µε υπολογιστές, η κλάση B δεν τον καλύπτει, αλλά µε την κλάση Α περισσεύουν εκατοµµύρια διευθύνσεις οι οποίες όµως δεσµεύονται και δεν µπορούν να χρησιµοποιηθούν κάπου αλλού. Το ίδιο συµβαίνει και αν θέλουµε να συνδέσουµε σε ένα δίκτυο 300 υπολογιστές. Η κλάση C δεν µας καλύπτει, ωστόσο στην κλάση Β θα µείνουν αχρησιµοποίητες περισσότερες από διευθύνσεις! 55

56 (Classless InterDomain Routing) ή CIDR. Για να αντιµετωπιστούν τα παραπάνω προβλήµατα, προτάθηκε η Ανεξαρτήτου Κλάσεων ροµολόγηση Υπερ-Περιοχών (Classless InterDomain Routing) ή CIDR. Το σύστηµα αυτό καταργεί εντελώς τις κλάσεις διευθύνσεων και µας επιτρέπει να καθορίσουµε µε απόλυτη ακρίβεια πόσα ψηφία διατίθενται στο πεδίο ίκτυο και πόσα στο πεδίο Υπολογιστή, ανάλογα µε τις ανάγκες του οργανισµού. Για το σκοπό αυτό χρησιµοποιείται το σύστηµα µε την µάσκα υποδικτύου που είδαµε προηγουµένως. 56

57 Το µέγεθος των τµηµάτων ικτύου και Υπολογιστή προσδιορίζονται από έναν αριθµό, που συνοδεύει τις διευθύνσεις και δηλώνει από πόσα ψηφία αποτελείται η µάσκα δικτύου (ή υποδικτύου) κάθε διεύθυνσης. O αριθµός αυτός ονοµάζεται πρόθεµα. Για παράδειγµα, στη διεύθυνση /25 το /25 είναι το πρόθεµα δικτύου και σηµαίνει, ότι τα πρώτα 25 bits της διεύθυνσης χρησιµοποιούνται για τον προσδιορισµό του δικτύου και τα υπόλοιπα 7 για τον προσδιορισµό του συγκεκριµένου υπολογιστή. 57

58 Για παράδειγµα, γράφοντας: /24 δηλώνουµε ότι η µάσκα δικτύου αποτελείται από 24 ψηφία. Με άλλα λόγια χρησιµοποιούνται 24 bit για το πεδίο δικτύου (δηλ. 3 bytes, άρα οι τρεις πρώτες οκτάδες) και µένουν 8 bit για το πεδίο Υπολογιστή. Αυτό αντιστοιχεί σε µια µάσκα δικτύου:

59 εν είναι απαραίτητο ωστόσο το πρόθεµα να διαιρείται ακριβώς µε το 8. Θα µπορούσαµε να έχουµε το παρακάτω: /27 Αυτό σηµαίνει ότι χρησιµοποιούµε 27 ψηφία για το πεδίο ικτύου, άρα µας αποµένουν 5 ψηφία για το πεδίο Υπολογιστή. Σε ένα τέτοιο δίκτυο θα µπορούσαµε να συνδέσουµε ένα µέγιστο 32 µηχανηµάτων. 59

60 Το σύστηµα CIDR επιτρέπει την ανάθεση µεγάλων συνεχόµενων περιοχών διευθύνσεων σε εταιρίες που παρέχουν υπηρεσίες ιαδικτύου (τους γνωστούς µας ISP, Internet Service Providers). Οι εταιρίες αυτές είναι έπειτα υπεύθυνες να αναθέσουν µικρότερες περιοχές διευθύνσεων στους πελάτες τους ανάλογα µε τις ανάγκες του καθενός. Με αυτό τον τρόπο επιτυγχάνεται η οµαδοποίηση των διευθύνσεων που εξυπηρετούνται από τον ίδιο ISP. Η οµαδοποίηση επιτρέπει τη δροµολόγηση της κίνησης προς το σωστό προορισµό, διατηρώντας µόνο µια εγγραφή για όλους τους προορισµούς (διευθύνσεις) που εξυπηρετούνται από τον ίδιο ISP. 60

61 Πανελλαδικές 2009 ίνεταιηip διεύθυνση: /22 1. Ποιο είναι το πρόθεµα; 2. Τι προσδιορίζει το πρόθεµα; 1. Πρόθεµα είναι ο αριθµός της IP διεύθυνσης µετά την κάθετο, δηλαδή το Τα πρώτα 22 bit της διεύθυνσης προσδιορίζουν το δίκτυο. ίνονται: ΗIP διεύθυνση: Ηµάσκα υποδικτύου: Από πόσα bits αποτελείται το τµήµαδικτύου; 2. Να προσδιορίσετε τη διεύθυνση υποδικτύου. 1. Το τµήµα δικτύου αποτελείται από 20 bits, όσοι είναι οι "άσσοι" της µάσκας υποδικτύου. 2. Εφαρµόζουµε τη λογική πράξη AND µεταξύ των δύο διευθύνσεων. Η διεύθυνση υποδικτύου είναι:

62 Πανελλαδικές 2010 Να µεταφέρετε στο τετράδιό σας τον παρακάτω πίνακα και να τον συµπληρώσετε µε τις κλάσεις IP διευθύνσεων. Class A 0 ίκτυο (7bits) Υπολογιστής (24bits) Class B 10 ίκτυο (14bits) Υπολογιστής (16bits) Class C 110 ίκτυο (21bits) Υπολογιστής (8bits) Class D 1110 Οµαδική διεύθυνση (28bits) 62

63 Πανελλαδικές 2011 ίνονται οι παρακάτω IP διευθύνσεις : α) Να καθορίσετε σε ποια κλάση ανήκει η κάθε ΙΡ διεύθυνση. β)να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. α) 1-κλάση Β 2-κλάση D 3-κλάση C β) Τα 2 πρώτα bits των διευθύνσεων της κλάσης Β είναι πάντα 10. Τα 4 πρώτα bits των διευθύνσεων της κλάσης D είναι πάντα Τα 3 πρώτα bits των διευθύνσεων της κλάσης C είναι πάντα

64 Πανελλαδικές 2013 Στον παρακάτω πίνακα φαίνεται ηip διεύθυνση ενός υπολογιστή και η µάσκα υποδικτύου του δικτύου, στο οποίο ανήκει ο υπολογιστής: IP ιεύθυνση: Μάσκα υποδικτύου: Να βρείτε τη διεύθυνση υποδικτύου

65 Ασκηση Στην επόµενη εικόνα ένα πακέτο µε ΙΡ διεύθυνση προορισµού , φεύγει από το δροµολογητή και οδεύει προς ένα δίκτυο κλάσης C. Σε ποιον υπολογιστή απευθύνεται; Η ΙΡ διεύθυνση είναι κλάσης C άρα από τις τέσσερις οκτάδες της, µόνο η τέταρτη αναφέρεται στο τµήµα Υπολογιστή και έχει την τιµή 255 (= ). Αφού 65 όλα τα bit είναι 1, σηµαίνει ότι απευθύνεται σε όλους τους υπολογιστές του δικτύου.

66 Ασκηση Ένας δροµολογητής µε διεύθυνση στέλνει ένα πακέτο προς όλους τους υπολογιστές του δικτύου. Να γραφτεί η διεύθυνση πηγής και προορισµού του πακέτου. Η διεύθυνση είναι κλάσης Α και συνεπώς το τµήµα διεύθυνσης είναι 104. Άρα για το πακέτο θα έχουµε: ιεύθυνση πηγής: ιεύθυνση προορισµού:

67 Ασκηση Γράψτε τις παρακάτω µάσκες µε πρόθεµα (/n) α) β) γ) δ) ε) α)/8 β)/16 γ)/24 δ)/20 ε)/14 67

68 Ασκηση ίνεται δίκτυο µε διεύθυνση , το οποίο πρέπει να διαιρεθεί εσωτερικά σε 4 υποδίκτυα µε τον ίδιο αριθµό υπολογιστών το καθένα. α) Να περιγραφεί η διαδικασία διαίρεσης. β) Να βρεθεί η µάσκα υποδικτύου. γ) Να βρεθεί η διεύθυνση καθενός από τα τέσσερα υποδίκτυα. δ)να βρεθεί η διεύθυνση εκποµπής προς όλους τους υπόλοιπους υπολογιστές του ίδιου υποδικτύου, για κάθε ένα από τα τέσσερα υποδίκτυα. 68

69 α) Να περιγραφεί η διαδικασία διαίρεσης. Το δίκτυο είναι κλάσης C, άρα η αρχική µάσκα του θα είναι (σε δυαδική µορφή: ), όπου για το τµήµα ίκτυο αφιερώνονται οι τρεις πρώτες οκτάδες ψηφίων και για το τµήµα Υπολογιστής µία οκτάδα, η τέταρτη. Για να δηµιουργήσουµε στο δίκτυο αυτό 4 (=2 2 ) υποδίκτυα, πρέπει να δανειστούµε 2 δυαδικά ψηφία από το τµήµα Υπολογιστής της ΙΡ διεύθυνσης (δηλαδή από την τέταρτη οκτάδα). Τα δύο αυτά δυαδικά ψηφία θα δηµιουργήσουν τέσσερις συνδυασµούς, τους 00, 01, 10, 11. Μετά το δανεισµό, για το τµήµα ίκτυο έχουµε 24+2=26 ψηφία ενώ για το τµήµα Υπολογιστής αποµένουν 8-2=6 ψηφία. 69

70 β) Να βρεθεί η µάσκα υποδικτύου. Είπαµε προηγουµένως ότι η διεύθυνση του αρχικού δικτύου είναι κλάσης C µε αρχική µάσκα υποδικτύου (δηλαδή ). Για τη δηµιουργία όµως των τεσσάρων υποδικτύων, δανειστήκαµε επιπλέον δύο bit από το τµήµα Υπολογιστής, που είναι η τέταρτη οκτάδα. Άρα η Μάσκα Υποδικτύου γίνεται , η οποία σε µορφή δεκαδικών µε τελείες είναι

71 γ) Να βρεθεί η διεύθυνση καθενός από τα τέσσερα υποδίκτυα. Και για τα τέσσερα υποδίκτυα, τα τρία πρώτα byte της διεύθυνσης θα είναι ίδια. Εκείνο που θα αλλάζει θα είναι το τέταρτο byte. Έτσι, Για το 1ο υποδίκτυο το 4ο byte θα είναι και άρα η διεύθυνσή του θα είναι Για το 2ο υποδίκτυο το 4ο byte θα είναι και άρα η διεύθυνσή του θα είναι Για το 3ο υποδίκτυο το 4ο byte θα είναι και άρα η διεύθυνσή του θα είναι Για το 4ο υποδίκτυο το 4ο byte θα είναι και άρα η διεύθυνσή του θα είναι

72 δ)να βρεθεί η διεύθυνση εκποµπής προς όλους τους υπόλοιπους υπολογιστές του ίδιου υποδικτύου, για κάθε ένα από τα τέσσερα υποδίκτυα. Η διεύθυνση εκποµπής προς όλους τους υπολογιστές του ιδίου δικτύου προκύπτει αν θέσουµε 1 σε όλα τα bit του τµήµατος Υπολογιστή. Εποµένως: Για το 1ο υποδίκτυο, το τελευταίο byte γίνεται δηλαδή 63, άρα η διεύθυνση εκποµπής είναι Για το 2ο υποδίκτυο, το τελευταίο byte γίνεται δηλαδή 127, άρα η διεύθυνση εκποµπής είναι Για το 3ο υποδίκτυο, το τελευταίο byte γίνεται δηλαδή 191, άρα η διεύθυνση εκποµπής είναι Για το 4ο υποδίκτυο, το τελευταίο byte γίνεται δηλαδή 255, άρα η διεύθυνση εκποµπής είναι