Μάθημα 7: Διευθυνσιοδότηση σε Επίπεδο IP

Transcript

1 Μάθημα 7: Διευθυνσιοδότηση σε Επίπεδο IP 7.1 IP διευθύνσεις (IPv4) Η φυσική διεύθυνση αποδίδεται από τους κατασκευαστές και μόνο και χρησιμοποιείται από τα χαμηλότερα ιεραρχικά πρωτόκολλα. Στα πλαίσια της ορθής διαχείρισης ενός δικτύου ο διαχειριστής πρέπει να έχει τη δυνατότητα απόδοσης στις συσκευές διαφορετικού τύπου διευθύνσεων από αυτές που επιβάλλονται από τους κατασκευαστές. Αυτό γίνεται με την απόδοση διευθύνσεων σε επίπεδο IP. Στο επίπεδο αυτό χρησιμοποιούνται για τις συσκευές του δικτύου, διευθύνσεις μήκους 32-bit που ονομάζονται IP διευθύνσεις (IP addresses). Οι διευθύνσεις αυτές πρέπει να είναι μοναδικές για κάθε συσκευή σε ολόκληρο τον κόσμο και η διάθεσή τους στους διαχειριστές δικτύου, γίνεται από ειδικούς διεθνείς οργανισμούς. Μια IP διεύθυνση αποτελείται λοιπόν από 32 bits. Για λόγους ευκολίας και απομνημόνευσης, τα 32 αυτά bits ομαδοποιούνται σε τέσσερα τμήματα του ενός byte διαχωριζόμενα μεταξύ τους με τελείες. Οι τιμές είναι συνήθως γραμμένες με τα δεκαδικά τους ισοδύναμα. Για παράδειγμα, η IP διεύθυνση: γράφεται ως Ο συγκεκριμένος τρόπος γραφής αναφέρεται ως δεκαδική σημειογραφία με τελείες (four-part dotted decimal notation). Σύμφωνα με αυτόν τον τρόπο γραφής μια διεύθυνση IP για να είναι σωστή θα πρέπει: να αποτελείται από τέσσερις δεκαδικούς αριθμούς διαχωρισμένους με τελείες κάθε αριθμός να είναι μεταξύ του μηδενός 0 και του 255 (αφού αυτές είναι οι τιμές που μπορεί να πάρει ένας οκταψήφιος δυαδικός αριθμός byte, από 0 έως 2 8-1) 7.2 Κλάσεις (τάξεις) IP διευθύνσεων και δικτύων Κάθε IP διεύθυνση χωρίζεται σε δύο βασικά τμήματα. Το πρώτο τμήμα είναι αναγνωριστικό του δικτύου (Network ID) ή πρόθεμα (prefix) στο οποίο ανήκει ο υπολογιστής. Το δεύτερο το αναγνωριστικό του υπολογιστή (Host ID) ή επίθεμα (suffix) μέσα στο συγκεκριμένο δίκτυο. Το αναγνωριστικό του δικτύου είναι σαν την οδό στην οποία βρίσκεται μια οικία ενώ το αναγνωριστικό του υπολογιστή σαν τον αριθμό επί της οδού που βρίσκεται η οικία. Το αναγνωριστικό δικτύου καθορίζει την ταυτότητα του δικτύου. Το αναγνωριστικό συσκευής καθορίζει την ταυτότητα της συσκευής εντός του δικτύου. Οι συσκευές που ανήκουν στο ίδιο δίκτυο, έχουν προφανώς το ίδιο αναγνωριστικό δικτύου στη συνολική τους διεύθυνση. Σελίδα 38

2 Σχήμα 7.1: Ιδεατός τρόπος διευθυνσιοδότησης συσκευών. Το γράμμα είναι το αναγνωριστικό του δικτύου ενώ ο αριθμός το αναγνωριστικό της συσκευής Το μέγεθος του αναγνωριστικού δικτύου καθώς και το πλήθος των αναγνωριστικών της συσκευής διαφοροποιούνται ανάλογα με το μέγεθος του δικτύου. Με άλλα λόγια και σύμφωνα με το προηγούμενο παράδειγμα, ανάλογα με το αν επιθυμούμε να υπάρχουν στο δίκτυό μας μεγάλες οδοί ή λεωφόροι που έχουν πολλά κτίρια-οικίες και μικρότερων οδών με λιγότερα κτήρια-οικίες. Με αυτή τη λογική ορίζονται οι κλάσεις (τάξεις) των δικτύων ώστε να υπάρχει μια κατηγοριοποίηση των διαφόρων μεγεθών των δικτύων σε σχέση με τις ανάγκες που εξυπηρετούν. Έτσι ορίζονται τρεις βασικές τάξεις δικτύων, με ονόματα A, B, C, ανάλογα με το μέγεθός τους οι οποίες συνοψίζονται στον παρακάτω πίνακα: Πίνακας 7.1: Βασικές κλάσεις (τάξεις) των δικτύων Σελίδα 39

3 Εκτός από τις βασικές κλάσεις A-B-C οι οποίες χρησιμοποιούνται για την απόδοση διευθύνσεων σε υπολογιστές δικτύων για κανονική χρήση, υπάρχουν ακόμη δύο η κλάση D και η κλάση Ε, που χρησιμοποιούνται για ειδικούς σκοπούς. Η κλάση D χρησιμοποιείται κυρίως για πολυδιανομή (multicast) και εκπομπή (broadcast). Κατά την πολυδιανομή απευθυνόμαστε σε μία συγκεκριμένη ομάδα (group) δικτυακών συσκευών και η πληροφορία λαμβάνεται μόνο από τις συσκευές που ανήκουν στην ομάδα αυτή. Ομοίως, κατά την εκπομπή απευθυνόμαστε προς όλες τις συσκευές του δικτύου. Η κλάση E είναι δεσμευμένη για μελλοντικές ανάγκες. Παρατηρώντας τον πίνακα 7.1 διαπιστώνουμε ότι το κριτήριο για τον προσδιορισμό της τάξης δικτύου στην οποία ανήκει μια διεύθυνση IP είναι η μορφή της πρώτης οκτάδας της διεύθυνσης στο δυαδικό της ισοδύναμο. Για παράδειγμα, όταν το1 ο bit είναι το 0 τότε έχουμε να κάνουμε με διεύθυνση κλάσης Α, όταν τα 2 πρώτα bits είναι τα 1-0 τότε έχουμε να κάνουμε με την κλάση Β κ.ο.κ. Για λόγους ευκολίας χρησιμοποιούμε το δεκαδικό ισοδύναμο, 1-127, , , , Συνοπτικά, όλα αυτά φαίνονται στον επόμενο πίνακα: Πίνακας 7.2: Προσδιορισμός κλάσης/τάξης διευθύνσεων Αξίζει να σημειωθεί ότι όταν όλα τα bits του "αναγνωριστικό συσκευής" είναι μηδέν, προκύπτει η διεύθυνση του δικτύου, ενώ όταν είναι όλα άσσοι, προκύπτει η διεύθυνση εκπομπής (broadcast). Έτσι π.χ για το δίκτυο x, το x μπορεί να πάρει τιμές από 1 έως 254 όσον αφορά στις IP διευθύνσεις των συσκευών. Η αντιστοιχεί στη IP διεύθυνση ολόκληρου του δικτύου, ενώ η αντιστοιχεί σε μήνυμα εκπομπής προς όλες τις συσκευές του δικτύου. 7.3 Διαχείριση και απόδοση διευθύνσεων IP Οι διευθύνσεις IP είναι μοναδικές στον κόσμο και διαχειρίζονται από κεντρικό φορέα διαχείρισης, (IANA/ICANN) ο οποίος μεταβιβάζει τις αρμοδιότητες της διαχείρισης σε περιφερειακούς καταχωρητές (RIR Regional Internet Registry) και μέσω αυτών σε τοπικούς (LIR Local Internet Registry) ή εθνικούς καταχωρητές (NIR National Internet Registry). Για την Ευρώπη, Μέση Ανατολή και Κεντρική Ασία περιφερειακός καταχωρητής Internet είναι το Σελίδα 40

4 RIPE NCC (Réseaux IP Européens Network Coordination Center). Οι τελικοί απλοί ή και εταιρικοί χρήστες απευθύνονται στον πάροχο υπηρεσιών Διαδικτύου (Internet Service Provider, ISP) ο οποίος τους παρέχει πρόσβαση στο Διαδίκτυο μαζί με τις απαιτούμενες διευθύνσεις IP, διαφορετικές κάθε φορά (δυναμικές) ή τις ίδιες πάντα (στατικές) και κατά κανόνα είναι και τοπικός καταχωρητής. 7.4 Ιδιωτικές διευθύνσεις IP Για την υλοποίηση ιδιωτικών δικτύων, οι υπολογιστές των οποίων δεν έχουν άμεση πρόσβαση στο Διαδίκτυο, δεν είναι ανάγκη ο διαχειριστής που υλοποιεί το δίκτυο να ζητήσει επίσημες διευθύνσεις IP από κάποιον πάροχο όπως αναφέρθηκε παραπάνω. Για το σκοπό αυτό έχουν προβλεφθεί περιοχές διευθύνσεων και των τριών τάξεων οι οποίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν αυθαίρετα και χωρίς κανένα συντονισμό με κάποια από τις αρχές διαχείρισης διευθύνσεων IP. Αυτές περιγράφονται στο έγγραφο RFC Address Allocation for Private Internets και είναι οι εξής: Πίνακας 7.3: Ιδιωτικές διευθύνσεις IPv4 Συνεπώς, για την υλοποίηση ενός ιδιωτικού δικτύου IP, επιλέγονται διευθύνσεις ΜΟΝΟΝ από τον προηγούμενο πίνακα και ανάλογα με το μέγεθος του δικτύου. Οι διευθύνσεις αυτές ΔΕΝ δρομολογούνται από τους δρομολογητές στο Διαδίκτυο. Επίσης, το δίκτυο δε χρησιμοποιείται, γιατί η έχει συμφωνηθεί να αντιστοιχεί σε μία 'ιδεατή" τοπική διεύθυνση επανατροφοδότησης (loopback) την οποία μπορούμε να χρησιμοποιούμε, ακόμα κι όταν δεν είμαστε συνδεδεμένοι στο δίκτυο, και αντιπροσωπεύει τον ίδιο μας τον υπολογιστή. Όταν αποστέλλουμε λοιπόν πληροφορία προς οποιαδήποτε ΙΡ διεύθυνση της μορφής 127.x.x.x, ουσιαστικά προωθούμε την πληροφορία αυτή στον εαυτό μας. 7.5 Μάσκα δικτύου Η μάσκα δικτύου (subnet mask) είναι ένας δυαδικός αριθμός 32 ψηφίων, ο οποίος συνοδεύει μια διεύθυνση IP και διευκρινίζει ποιά ψηφία της διεύθυνσης ανήκουν στο αναγνωριστικό του δικτύου (Net ID - prefix) και ποιά στο 1 RFC (Request For Comments) είναι έγγραφα του IETF (Internet Engineering Task Force) που περιγράφουν (συνήθως προτείνουν) μεθόδους, συμπεριφορές, αποτελέσματα έρευνας ή καινοτομίες με εφαρμογή στο Διαδίκτυο και στα διασυνδεδεμένα με αυτό συστήματα. Τα περισσότερα υιοθετούνται ως πρότυπα και τυποποιήσεις του διαδικτύου. Σελίδα 41

5 αναγνωριστικό του υπολογιστή (Host ID - suffix) μέσα στο συγκεκριμένο δίκτυο. Η μάσκα έχει άσους (1) στις θέσεις που τα αντίστοιχα ψηφία της διεύθυνσης ανήκουν στο αναγνωριστικό του δικτύου και μηδενικά (0) στις θέσεις που τα αντίστοιχα ψηφία της διεύθυνσης ανήκουν στο αναγνωριστικό του υπολογιστή. Πίνακας 7.4: Παράδειγμα ζεύγους Διεύθυνσης IP - Μάσκας δικτύου Εδώ θα πρέπει να σημειωθεί ότι: οι άσοι (1) βρίσκονται στο αριστερό μέρος, τα μηδενικά (0) στο δεξιό και δεν μπορεί να μπλέκονται μεταξύ τους άσοι και μηδενικά. Δηλαδή δε μπορεί ένας άσος να έχει στα αριστερά του μηδενικό ούτε ένα μηδενικό στα δεξιά του έναν άσο. Η πράξη του Λογικού ΚΑΙ (AND), ψηφίο προς ψηφίο (bitwise), μεταξύ της διεύθυνσης IP και της μάσκας δικτύου δίνει τη διεύθυνση του δικτύου στο οποίο ανήκει ο υπολογιστής με τη συγκεκριμένη διεύθυνση IP. Πίνακας 7.5: (Διεύθυνση IP) AND (Μάσκα δικτύου) = Διεύθυνση Δικτύου Σελίδα 42

6 7.6 Ασκήσεις 1. Χαρακτηρίστε την κάθε μία από τις παρακάτω IP διευθύνσεις και τεκμηριώστε κατάλληλα σε περίπτωση που αυτή δεν είναι σωστή: A/A IP ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΣΩΣΤΗ / ΛΑΘΟΣ ΓΙΑΤΙ; ΛΑΘΟΣ Έχει περισσότερα από τέσσερα τμήματα Συμπλήρωσε τα κενά με τις λέξεις που λείπουν: 1. Μια IP διεύθυνση αποτελείται από bits. 2. Κάθε IP διεύθυνση χωρίζεται σε δύο βασικά τμήματα: Το πρώτο τμήμα είναι το και το δεύτερο είναι το. 3. Κατά την απευθυνόμαστε σε μία συγκεκριμένη ομάδα (group) δικτυακών συσκευών και η πληροφορία λαμβάνεται μόνο από τις συσκευές που ανήκουν στην ομάδα αυτή. Ομοίως, κατά την απευθυνόμαστε προς όλες τις συσκευές του δικτύου. 4. Οι IP διευθύνσεις που χρησιμοποιούνται για την υλοποίηση ενός ιδιωτικού δικτύου δεν από τους δρομολογητές στο Διαδίκτυο. 5. Η IP αντιπροσωπεύει τον ίδιο μας τον.. 6. Η μάσκα δικτύου είναι ένας δυαδικός αριθμός 32 ψηφίων και διευκρινίζει ποια ψηφία της διεύθυνσης ανήκουν στο αναγνωριστικό του και ποια στο αναγνωριστικό του. 3. Απαντήστε στην παρακάτω ερώτηση: Ποιες οι διαφορές μεταξύ των τριών κατηγοριών διευθύνσεων Α, Β και C κλάσεων που χρησιμοποιούνται στα δίκτυα TCP/IP; Δώστε από ένα παράδειγμα για το κάθε είδος διευθύνσεων. 4. Σημειώστε την κλάση των παρακάτω IP διευθύνσεων: Α/Α Διεύθυνση Κλάση Σελίδα 43