Adresy IPv4 i podział na podsieci — kurs INF.02: Sieci lokalne

Co dziś robimy

1. 5 minAdres IPv4 to 32 bity zapisane czterema oktetami Każdy oktet ma 8 bitów, a 8 bitów daje 256 możliwych wartości , więc w oktecie zapisujemy…
2. 5 minKlasy adresów — jak pierwszy oktet kiedyś wyznaczał rozmiar sieci Klasę rozpoznajesz po zaczynających się bitach pierwszego oktetu, bez liczenia do…
3. 4 minTrzy adresy, których każda sieć musi mieć adres sieciowy — pierwszy adres bloku adresowego; identyfikuje samą sieć i służy do…
4. 4 minMaska mówi, gdzie kończy się sieć Liczba jedynek na początku maski to długość zapisu /n : maska 255.255.255.192 to…
5. 5 minCzy dwa adresy są w tej samej sieci? Podpowiedź praktyczna: jeśli oba adresy mają identyczne bity w części sieciowej…
6. 3 minAdresy specjalne — których nie przypisujesz urządzeniu Na wyjściu do internetu tłumaczy je mechanizm NAT, opisany w module 9.
7. 6 minPodział sieci na podsieci Ile podsieci potrzebujesz? Wybierz liczbę bitów, żeby 2^n dawało co najmniej tyle podsieci.
8. 5 minIPv6 w zarysie Adres to osiem grup po cztery cyfry szesnastkowe , rozdzielonych dwukropkami.
9. 5 minPule adresów prywatnych — RFC 1918 Adresy tuż za granicą są już publiczne: 172.15.0.1 i 172.32.0.1 nie należą do puli…
10. 5 minPodsumowanie bilet wyjściowy i zadanie domowe

Adres IPv4 to 32 bity zapisane czterema oktetami

Adres IPv4 to liczba, która musi zmieścić się w 32 bitach — czyli w czterech komórkach po 8 bitów. Te komórki nazywają się oktetami .

• Każdy oktet ma 8 bitów, a 8 bitów daje 256 możliwych wartości , więc w oktecie zapisujemy liczbę od 0 do 255.
• Stąd zapis 192.168.10.5 : cztery liczby rozdzielone kropkami, każda od 0 do 255.
• Komputer nie pamięta tych liczb dziesiętnie, tylko bitowo.
• Liczba 192 to binarnie 11000000 .

Klasy adresów — jak pierwszy oktet kiedyś wyznaczał rozmiar sieci

Zanim powstał zapis /24 , rozmiar sieci ustalano po pierwszym oktecte. Pierwsza litera adresu dawała klasa , a klasa mówiła, ile bitów jest sieciowych.

• Klasę rozpoznajesz po zaczynających się bitach pierwszego oktetu, bez liczenia do dziesiątki: pierwszy bit 0 oznacza klasę A, dwa pierwsze bity 10 — klasę B, trzy…
• Adres 172.16.5.1 zaczyna się od 172, czyli od 10101100 — dwa pierwsze bity to 10, więc to klasa B.
• System nazywał się adresowaniem klasowym i warto go znać, bo pytania o niego nadal padają — choć w praktyce wypiera go zapis z maską.

Trzy adresy, których każda sieć musi mieć

Zanim cokolwiek policzysz, musisz rozróżnić trzy role, jakie pełni adres w obrębie jednej sieci:

• adres sieciowy — pierwszy adres bloku adresowego; identyfikuje samą sieć i służy do opisania jej w tablicach routingu;
• adresy hostów — wszystkie pomiędzy; to je przypisujesz komputerom, serwerom, drukarcom i interfejsom routera;
• adres broadcastowy (rozgłoszeniowy) — ostatni adres w podsieci; oznacza „wszystkie urządzenia tutaj”, służy do rozsyłania ramek bez znajomości odbiorcy.
• Zasada jest prosta i bezwzględna: adresu sieciowego i adresu broadcastowego nie przypisujesz żadnemu urządzeniu.

Maska mówi, gdzie kończy się sieć

Maska to również 32 bity, ale o zupełnie innym znaczeniu niż adres. W masce jedynka oznacza bit należący do sieci , a zero — bit należący do hosta .

• Liczba jedynek na początku maski to długość zapisu /n : maska 255.255.255.192 to 11111111.11111111.11111111.11000000 , czyli /26 — 26 jedynek, potem 6 zer.
• Adres sieciowy to operacja AND adresu z maską, czyli mnożenie bit po bicie, gdzie jedynka daje wynik tylko wtedy, gdy jedynki są w obu zapisach.
• AND zeruje wszystko, co maska oznacza jako „host”, i zostawia bez zmian to, co oznacza jako „sieć”.
• W czwartym oktecie została tylko jedynka wagi 128.

Czy dwa adresy są w tej samej sieci?

To pytanie pada w zadaniach niemal zawsze, więc procedura musi być wyćwiczona do automatyzmu. Liczy się adres sieciowy obu adresów i porównuje. Jeśli wyszły takie same — są w tej samej sieci.

• Podpowiedź praktyczna: jeśli oba adresy mają identyczne bity w części sieciowej, wystarczy porównać je na oku.
• W pierwszym przykładzie piątka i 60 mają wspólne pierwsze dwa bity 00 , więc sąsiadują.
• Zmiana maski zmienia odpowiedź, więc porównujemy zawsze tę samą maską.

Podział sieci na podsieci

Podział to operacja, która polega na pożyczeniu bitów z części hosta i przeniesieniu ich do części sieciowej. Zamiast jednej dużej sieci dostajesz kilka małych, oddzielonych routerem — dzięki temu ruch między nimi można kontrolować.

• Ile podsieci potrzebujesz? Wybierz liczbę bitów, żeby 2^n dawało co najmniej tyle podsieci. Cztery podsieci → 2 bitów.
• Ile hostów w każdej? Sprawdź, czy 2^(bitów hosta) − 2 wystarczy. Potrzebujesz 50 hostów → 6 bitów, bo 2^5 − 2 = 30 to za mało.
• Nowa maska to stara maska plus pożyczone bity: /24 + 2 = /26, czyli 255.255.255.192.
• Granice podsieci liczysz, wielokrotnie odliczając wielkość bloku. Przy /26 blok ma 64 adresy, więc granice to .0, .64, .128 i .192.

IPv6 w zarysie

IPv4 daje około 4,3 miliarda adresów i kończą się — nie dlatego, że są „za małe”, tylko dlatego, że każdy potrzebuje adresu na każdym interfejsie, w każdym miejscu i czasie. IPv6 ma 128 bitów , czyli 2^128 adresów.

• Adres to osiem grup po cztery cyfry szesnastkowe , rozdzielonych dwukropkami.
• Dwie zasady skracania i jedno ograniczenie: usuwa się zera wiodące w grupie ( 0042 → 42 ), a długą serię całych zer można zastąpić podwójnym dwukropkiem — ale tylko raz…
• Dwa podwójne dwukropki obok siebie w adresie są zawsze błędem.
• Długość zapisuje się tak samo jak w IPv4: /64 znaczy 64 bity sieciowe i 64 bity interfejsu.

Pule adresów prywatnych — RFC 1918

Dokument RFC 1918 wyznacza trzy bloki adresów, które nie są routowane w internecie i można ich swobodnie używać w sieciach lokalnych:

• Adresy tuż za granicą są już publiczne: 172.15.0.1 i 172.32.0.1 nie należą do puli prywatnej (pula to tylko 172.16–172.31), podobnie 192.169.1.1 i 11.0.0.1 .
• Na egzaminie to najczęstsza pułapka w pytaniach o adresy prywatne.
• Adresacja IP działa w obrębie stosu TCP/IP — zestawu protokołów, który faktycznie napędza internet.
• Jego warstwa internetowa to IP (adresy i routing), transportowa to TCP (połączeniowy, pilnuje kolejności i potwierdza odbiór) albo UDP (szybki, bez potwierdzeń), a…

Co zabrać z lekcji

• Każdy oktet ma 8 bitów, a 8 bitów daje 256 możliwych wartości , więc w oktecie zapisujemy liczbę od 0 do 255.
• Klasę rozpoznajesz po zaczynających się bitach pierwszego oktetu, bez liczenia do dziesiątki: pierwszy bit 0 oznacza klasę A, dwa pierwsze bity 10 — klasę B…
• Zasada jest prosta i bezwzględna: adresu sieciowego i adresu broadcastowego nie przypisujesz żadnemu urządzeniu.
• Dodajesz zawsze wielkość bloku minus jeden — przy /26 jest to 63, a nie 31, bo blok ma 64 adresy.