Εργαστήριο Σχεδίασης Δικτύων Υπολογιστών ΘΕΩΡΙΑ 3ου ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ

Transcript

1 Εργαστήριο Σχεδίασης Δικτύων Υπολογιστών ΘΕΩΡΙΑ 3ου ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ Στο σημερινό εργαστήριο θα μάθετε την έννοια της υποδικτύωσης, πώς λειτουργεί και πώς μπορείτε να εφαρμόσετε υποδικτύωση. 1. Εισαγωγή Η λογική διεύθυνση (IP address) έχει μήκος 32 bits. Επειδή η απομνημόνευση της IP διεύθυνσης είναι δύσκολη έχει επινοηθεί μια απλούστερη παράστασή της με τη χρήση τεσσάρων δεκαδικών αριθμών διαχωρισμένους με τελείες. Η IP διεύθυνση αποτελείται από δύο μέρη: το μέρος που προσδιορίζει τo IP δίκτυο (network ID) το μέρος που προσδιορίζει τον χρήστη στο ΙΡ δίκτυο (host ID) Κλάσεις λογικών διευθύνσεων (IP address classes) Ανάλογα τη χρησιμοποίησή τους σε δίκτυα διαφορετικού είδους και μεγέθους οι IP διευθύνσεις χωρίζονται σε πέντε κατηγορίες ή κλάσεις:

2 Εξετάζοντας τον πρώτο αριστερά αριθμό της ΙΡ διεύθυνσης και με τη βοήθεια του παρακάτω πίνακα μπορείτε να καταλάβετε σε ποια κλάση ανήκει: class IP range A B C D E Σε κάθε δίκτυο υποδίκτυο υπάρχουν τα παρακάτω είδη διευθύνσεων τα οποία δε μπορούν να αποδοθούν σε συσκευές που ανήκουν στο δίκτυο-υποδίκτυο (NIC υπολογιστή, switch ή router interface): network address, όπου όλα τα bit του host ID είναι 0 (π.χ. η είναι η ΙΡ διεύθυνση του δικτύου που περιέχει τον host ) broadcast address, όπου όλα τα bit του network ID είναι 1 (π.χ. η είναι η broadcast διεύθυνση του δικτύου ) Οι υπόλοιπες ενδιάμεσες διευθύνσεις του δικτύου-υποδικτύου είναι διαθέσιμες και μπορούν να αποδοθούν στις συσκευές του δικτύου (valid addresses).

3 Υπάρχουν 3 σύνολα IP διευθύνσεων δεσμευμένα για ιδιωτική χρήση: * Class A: (1 Class A network) * Class B: (16 Class B networks) * Class C: (256 Class C networks) Επίσης το δίκτυο είναι δεσμευμένο για δοκιμές και διαδικασίες loopback. Μάσκες λογικών διευθύνσεων (subnet masks) Η μάσκα επιτρέπει σε μια συσκευή δικτύωσης ή έναν υπολογιστή να διακρίνει σε μια ΙΡ διεύθυνση ποιο τμήμα είναι το network ID και ποιο το host ID. Η μάσκα είναι μια σειρά από 32 bits, όπου τα bits που αφορούν το network ID έχουν τιμή 1 και τα bits που αφορούν το host ID έχουν τιμή 0. Η μάσκα παριστάνεται σε δεκαδική μορφή με τον ίδιο τρόπο που χρησιμοποιείται στις ΙΡ διευθύνσεις. Συχνά χρησιμοποιείται μια εναλλακτική παράσταση της ΙΡ διεύθυνσης που συνδυάζει και τη μάσκα. Δηλ. η παράσταση /24 δηλώνει ότι έχουμε μια ΙΡ διεύθυνση κλάσης C και η μάσκα της έχει 24 bits με τιμή 1 ή σε δεκαδική μορφή Στον παρακάτω πίνακα φαίνονται οι εξ ορισμού μάσκες (default masks) των κλάσεων Α,Β και C. ΚΛΑΣΗ DEFAULT MASK (δυαδική μορφή) DEFAULT MASK (δεκαδική μορφή) Α ή /8 Β ή /16 C ή /24 Υποδικτύωση (subnetting) Για να αποφεύγεται η μεγάλη σπατάλη διευθύνσεων έχει επινοηθεί η τεχνική της υποδικτύωσης (subnetting). Η τεχνική αυτή βασίζεται στη λογική του «δανεισμού» ενός τμήματος του host ID για την δημιουργία μικρότερων υποδικτύων (subnets). Τα υποδίκτυα που προκύπτουν διακρίνονται από τις διάφορες συσκευές του δικτύου με τη βοήθεια της νέας μάσκας που προκύπτει από το άθροισμα της default και των bits που προκύπτουν από το «δανεισμό». Το κάθε υποδίκτυο έχει μια network address μια broadcast address και τις ενδιάμεσες διαθέσιμες ΙΡ διευθύνσεις. Γενικοί κανόνες υποδικτύωσης 2 x 2 = αριθμός υποδικτύων

4 2 y 2 = αριθμός hosts ανά δίκτυο A class: x+y = 24 B class: x+y = 16 C class: x+y = 8 2 Παραδείγματα υποδικτύωσης 1) Subnetting ενός B class με 250 hosts ανα υποδίκτυο 2 y 2 = 250 => 2 y = 252 => 2 y = 254 (στην πιο κοντινή δύναμη του 2) 2 y = 2 8 =>y=8 οπότε x=8 άρα /24 2) Subnetting ενός B class σε 10 υποδίκτυα 2 x 2 = 10 => 2 x = 12 => 2 x = 16 (στην πιο κοντινή δύναμη του 2) 2 x =2 4 =>x= 4 άρα /20 3) Subnetting ενός C class με 40 hosts ανά υποδίκτυο i) Εύρεση μάσκας: 2 y -2 = 40 => 2 y = 42 => 2 y = 64 (στην πιο κοντινή δύναμη του 2) 2 y = 2 6 => y=6 οπότε x=2 άρα /26 ή Ισχύει ότι = 2 υποδίκτυα ii) Εύρεση hosts ανα υποδίκτυο: =64 οπότε: η network address του 1ου υποδικτύου η broadcast address του 1ου υποδικτύου εως οι διαθέσιμες ΙΡ διευθύνσεις 64+64=128 οπότε: η network address του 2ου υποδικτύου η broadcast address του 2ου υποδικτύου εως οι διαθέσιμες ΙΡ διευθύνσεις 4) Subnetting ενός C class σε 4 υποδίκτυα

5 i) Εύρεση μάσκας: 2 x 2 = 4 => 2 x = 6 => 2 x = 8 (στην πιο κοντινή δύναμη του 2) 2 x =2 3 => x=3 άρα /27 ή Ισχύει ότι: = 6 υποδίκτυα ii) Εύρεση hosts ανα υποδίκτυο: =32 οπότε: η network address του 1ου υποδικτύου η broadcast address του 1ου υποδικτύου εως οι διαθέσιμες ΙΡ διευθύνσεις 32+32=64 οπότε: η network address του 2ου υποδικτύου η broadcast address του 2ου υποδικτύου εως οι διαθέσιμες ΙΡ διευθύνσεις 32+64=96 οπότε: η network address του 3ου υποδικτύου η broadcast address του 3ου υποδικτύου εως οι διαθέσιμες ΙΡ διευθύνσεις 32+96=128 οπότε: η network address του 4ου υποδικτύου η broadcast address του 4ου υποδικτύου εως οι διαθέσιμες ΙΡ διευθύνσεις =160 οπότε: η network address του 5ου υποδικτύου η broadcast address του 5ου υποδικτύου εως οι διαθέσιμες ΙΡ διευθύνσεις =192 οπότε: η network address του 6ου υποδικτύου

6 η broadcast address του 6ου υποδικτύου εως οι διαθέσιμες ΙΡ διευθύνσεις Υπολογισμός Network Number και Broadcast Address με Δύσκολες Μάσκες Υποδικτύου. Όταν η μάσκα υποδικτύου μιας IP διεύθυνσης δεν είναι , ή τότε την θεωρούμε «δύσκολη μάσκα». Σε αυτή την περίπτωση μπορείτε να ακολουθήσετε την παρακάτω μέθοδο για τον υπολογισμό του Network Number και της Broadcast διεύθυνσης για την συγκεκριμένη IP. Στο παράδειγμα υπάρχει η διεύθυνση με subnet mask Σχεδιάζετε τον παρακάτω πίνακα. Network number First Address Broadcast Last Address Με έντονη γραμμή μαρκάρετε την στήλη όπου η μάσκα περιέχει αριθμό διαφορετικό από 0 ή Στη γραμμή network number και στις στήλες όπου η μάσκα είναι 255 γράφετε τον αντίστοιχο αριθμό της IP address. Όπου η μάσκα είναι 0 γράφετε 0. Έτσι ο πίνακας παίρνει την παρακάτω μορφή: Network number First Address Broadcast Last Address 3. Απομένει να υπολογιστεί ο αριθμός του Network Number στη στήλη 3 όπου το subnet mask είναι 252. Ο αριθμός αυτός βρίσκεται ως εξής. Αφαιρείτε τον αριθμό της μάσκας σε αυτή την στήλη από το 256. Δηλ =4. Για τον αριθμό αυτό που ονομάζεται και μαγικός ψάχνετε το πολλαπλάσιο το οποίο είναι πλησιέστερο αλλά όχι μεγαλύτερο από το αντίστοιχο νούμερο της IP address. Στο συγκεκριμένο παράδειγμα το

7 πολλαπλάσιο αυτό είναι το 100 (4*25=100<102). Έτσι ο πίνακας παίρνει τη μορφή. Network number First Address Broadcast Last Address Γνωρίζοντας τον Αριθμό Δικτύου και προσθέτοντας 1 στην τελευταία στήλη βρίσκετε και την 1 η επιτρεπτή διεύθυνση οπότε ο πίνακας γίνεται: Network number First Address Broadcast Last Address 4. Για να βρείτε την broadcast address στην δύσκολη οκτάδα τοποθετείστε τον αριθμό ο οποίος προκύπτει ως εξής αριθμός πρώτης διεύθυνσης+ network number -1 δηλ =103 και στις επόμενες οκτάδες αν υπάρχουν τον αριθμό 255. Η τελευταία διεύθυνση υπολογίζεται από την brodacast αν αφαιρεθεί από την τελευταία οκτάδα το 1. Έτσι ο πίνακας τελικά παίρνει την μορφή 3 Άσκηση Network number First Address Broadcast Last Address Έστω μια εταιρία με τέσσερα γραφεία (Αθήνα, Θεσσαλονίκη, Λαμία, Πάτρα) που διασυνδέονται μεταξύ τους με routers όπως φαίνεται στο σχήμα. Ας υποθέσουμε ότι η εταιρία αυτή έχει 10 υπολογιστές στο κάθε γραφείο και κάνει χρήση της κλάσης C υποδικτύου για ολόκληρο το σενάριο.

8 1. Βρείτε τον αριθμό των υποδικτύων που θα χρησιμοποιήσετε στο δίκτυο της εταιρείας. 2. Βρείτε τη μάσκα υποδικτύωσης που θα χρησιμοποιήσετε. 3. Αποδώστε τις απαραίτητες IP διευθύνσεις στους routers και στους υπολογιστές του δικτύου όπως φαίνεται και στο παρακάτω σχήμα. 4. Επιχειρήστε δοκιμές ping για την επαλήθευση της σωστής υλοποίησης. Βιβλιογραφία Cisco IOS Cookbook, 2nd Edition, Kevin Dooley, Ian Brown, ISBN: , O'Reilly, Cisco IOS Quick Reference, Will Richards