Реферат: План расположения станций ( Xстанций) в масштабе 1: 2000. Задания ко второй части

Задание к курсовой работе по курсу “Компьютерные сети передачи данных” и справочные сведения для выполнения работы

Курсовая работа состоит из двух частей, непосредственно не связанных друг с другом. В первой части требуется выполнить задания по выделению IP-подсетей в организации. Вторая часть предусматривает объединение X[1] станций в составную сеть с использованием коммутаторов и маршрутизаторов, а также выполнение ряда заданий для полученной составной сети.

Исходные данные к первой части: IP-адрес сети класса B, IP-адрес сети класса C, значения N и M.

Задания к первой части:

Изучить материал раздела 1, “Адресация в IP-сетях”, и раздела 2, “Выделение IP-подсетей”, представленных ниже Справочных сведений и выполнить следующие задания:

1. Для сети с IP-адресом класса B сформировать N подсетей, указав их адреса в двоичном и десятичном представлениях, и для подсети N перечислить адреса всех узлов в двоичном и десятичном представлениях.

2. Для сети с IP-адресом класса C сформировать M подсетей, указав их адреса в двоичном и десятичном представлениях, и для подсети M перечислить адреса всех узлов в двоичном и десятичном представлениях.

Исходные данные ко второй части: план расположения станций (X станций) в масштабе 1:2000.

Задания ко второй части:

1. Объединить Х станций в составную сеть с использованием коммутаторов и маршрутизаторов, обеспечив выполнение следующих требований:

– Все станции должны быть подключены непосредственно к коммутаторам, каждый из которых имеет пять портов. Расстояние от станции до коммутатора, к которому она подключена, не должно превышать 100 м (в соответствии со стандартом Fast Ethernet 100Base-TX).

– В домене широковещательной рассылки кадров должно быть не более двух коммутаторов. Домены широковещательной рассылки должны быть разделены между собой маршрутизаторами (в качестве которых в курсовой работе используются программные маршрутизаторы Windows) и в результате представлять собой отдельные IP-сети одной составной IP-сети.

– К одному маршрутизатору должно быть подключено не более двух доменов широковещательной рассылки, и маршрутизаторы должны быть соединены между собой непосредственно.

– Расстояние от коммутатора до маршрутизатора, к которому подключен коммутатор, а также расстояние между непосредственно соединенными маршрутизаторами не должны превышать 100 м (в соответствии со стандартом Fast Ethernet 100Base-TX).

2. Изучить материал раздела 3, “Краткие сведения о коммутаторах”, представленных ниже Справочных сведений и составить таблицы коммутации (базы данных MAC-адресов станций) двух коммутаторов любой сети, подключенной к какому-либо маршрутизатору. В качестве MAC-адресов станций, подключенных к коммутаторам, следует использовать номера станций, указанные на схеме составной сети. На схеме сети пометить номера портов коммутаторов в соответствии с составленными таблицами коммутации.

3. Изучить материал страниц 2-8 (раздел 4 и раздел 5 до рис. 10 включительно) и страниц 11-13 (пункт 5.2) методических указаний к лабораторной работе “Изучение протокола ARP с помощью анализатора протоколов на примерах передачи данных в сети Ethernet” (ссылка на методические указания к этой лабораторной работе имеется на сайте кафедры ОПДС по адресу http://opds.sut.ru в разделе “Методическая работа”) и для двух указанных ниже случаев нарисовать рисунки, аналогичные рисункам 6 и 7 описания лабораторной работы (“Широковещательная передача ARP-запроса хостом A” и “Направленная передача ARP-ответа хостом B хосту A”), со своими исходными данными и для своей составной сети.

· Случай 1: хост A, подключенный к некоторому коммутатору, обращается к хосту B, подключенному к другому коммутатору, расположенному в той же сети, что и коммутатор, к которому подключен хост A.

В качестве MAC-адресов хостов A и B следует использовать номера станций, указанные на схеме составной сети. В качестве IP-адресов хостов A и B следует использовать заданный в исходных данных к первой части курсовой работы IP-адрес сети класса C, в последнем байте которого должен быть указан соответствующий номер станции (хоста A, хоста B), имеющийся на схеме составной сети.

· Случай 2: хост A обращается к хосту B, расположенному в другой сети.

В качестве MAC-адреса хоста A следует использовать номер станции, указанный на схеме составной сети. MAC-адрес соответствующего интерфейса маршрутизатора выбирается произвольно. В качестве IP-адресов хоста A и соответствующего интерфейса маршрутизатора следует использовать заданный в исходных данных к первой части курсовой работы IP-адрес сети класса C, в последнем байте которого для хоста A должен быть указан соответствующий номер станции, имеющийся на схеме составной сети, а для соответствующего интерфейса маршрутизатора значение последнего байта IP-адреса выбирается произвольно.

4. Изучить материал учебного пособия “IP-маршрутизация в операционной системе Windows” (ссылка на это учебное пособие имеется на сайте кафедры ОПДС по адресу http://opds.sut.ru в разделе “Методическая работа”) и выполнить следующие задания*:

– Добавить с помощью команды route add на всех маршрутизаторах составной сети статические маршруты (индексы интерфейсов маршрутизаторов выбрать произвольно), чтобы все станции составной сети могли иметь связь друг с другом, и представить получившиеся после этого таблицы маршрутизации всех маршрутизаторов составной сети.

– Добавить с помощью команды route add на всех маршрутизаторах составной сети маршруты по умолчанию и (при необходимости) статические маршруты (индексы интерфейсов маршрутизаторов выбрать произвольно), чтобы все станции составной сети могли иметь связь друг с другом, и представить получившиеся после этого таблицы маршрутизации всех маршрутизаторов составной сети.

– Включить с помощью утилиты netsh на всех интерфейсах непосредственной связи между маршрутизаторами протокол маршрутизации RIP версии 1 с периодической передачей RIP-сообщений и добавочной стоимостью 1 для маршрутов на всех интерфейсах (имена интерфейсов маршрутизаторов выбрать произвольно), чтобы все станции составной сети могли иметь связь друг с другом, и представить передаваемую всеми маршрутизаторами маршрутную информацию в установившемся режиме работы протокола RIP, а также таблицы маршрутизации всех маршрутизаторов составной сети в установившемся режиме работы протокола RIP.

– Создать на соответствующем интерфейсе соответствующего маршрутизатора фильтры, запрещающие доступ:

- из какой-либо “исходной” IP-сети в IP-сеть, удаленную от “исходной” IP-сети на три маршрутизатора;

- от какого-либо хоста “исходной” IP-сети в IP-сеть, удаленную от “исходной” IP-сети на два маршрутизатора;

- от какого-либо хоста “исходной” IP-сети к какому-либо хосту IP-сети, удаленной от “исходной” IP-сети на один маршрутизатор.

– Создать на соответствующем интерфейсе соответствующего маршрутизатора фильтры, запрещающие доступ:

- из какой-либо “исходной” IP-сети к Web-серверу, работающему на каком-либо узле IP-сети, удаленной от “исходной” IP-сети на один маршрутизатор;

- от какого-либо хоста “исходной” IP-сети к серверу DNS, работающему на каком-либо узле IP-сети, удаленной от “исходной” IP-сети на два маршрутизатора;

- от каких-либо двух хостов “исходной” IP-сети к серверу FTP, работающему на каком-либо узле IP-сети, удаленной от “исходной” IP-сети на три маршрутизатора.

* При выполнении этих заданий IP-адреса отдельных сетей составной сети должны быть заданы в соответствии со следующим правилом: одна из сетей составной сети (назовем ее условно первой) должна иметь IP-адрес класса C (с маской подсети 255.255.255.0), заданный в исходных данных к первой части курсовой работы, а IP-адреса всех остальных сетей составной сети должны отличаться от IP-адреса первой сети только во втором байте (например, если IP-адрес первой сети – 200.100.10.0, то IP-адреса остальных сетей составной сети могут быть, например, следующими: 200.110.10.0, 200.120.10.0, 200.130.10.0 и т. д.). Значения младших байтов IP-адресов интерфейсов маршрутизаторов выбираются произвольно. Значения младших байтов IP-адресов хостов должны соответствовать номерам станций, указанным на схеме составной сети.

Задание к первой части:

Справочные сведения

Представленный ниже материал взят из двух следующих книг:

– Олифер В. Г., Олифер Н. А. Компьютерные сети. Принципы технологии, протоколы. Учебник. – Издательство “Питер”, 2000.

– Кульгин М. Технологии корпоративных сетей. Энциклопедия. – Издательство “Питер”, 2000.

1. Адресация в IP-сетях

1.1 Типы адресов стека TCP/IP

В стеке TCP/IP используются три типа адресов: локальные (называемые также аппаратными), IP-адреса и символьные доменные имена.

В терминологии TCP/IP под локальным адресом понимается такой тип адреса, который используется средствами базовой технологии для доставки данных в пределах подсети, являющейся элементом составной сети. Если подсетью составной сети является локальная сеть, то локальный адрес – это MAC-адрес. MAC-адрес назначается сетевым адаптерам и сетевым интерфейсам маршрутизаторов. MAC-адреса назначаются производителями оборудования и являются уникальными. Для всех существующих технологий локальных сетей MAC-адрес состоит из 6 байт, например 11-A0-17-3D-BC-01. MAC-адрес – это адрес, используемый на канальном уровне.

IP-адрес – это адрес сетевого уровня. IP-адреса представляют собой основной тип адресов, на основании которых сетевой уровень передает пакеты между сетями. Эти адреса состоят из 4 байт, например, 109.26.17.100. IP-адрес назначается администратором во время конфигурирования компьютеров и маршрутизаторов. IP-адрес состоит из двух частей: номера сети и номера узла. Номер узла назначается независимо от локального адреса узла.

Символьные доменные имена здесь не рассматриваются.

1.2 Классы IP -адресов

IP-адрес имеет длину 4 байта и обычно записывается в виде четырех чисел, представляющих значения каждого байта в десятичной форме и разделенных точками, например, 128.10.2.30 – традиционная десятичная форма представления адреса, а 10000000 00001010 00000010 00011110 – двоичная форма представления этого же адреса.

Адрес состоит из двух логических частей – номера сети и номера узла в сети. Какая часть адреса относится к номеру сети, а какая – к номеру узла, определяется значениями первых бит адреса. Значения этих бит являются также признаками того, к какому классу относится тот или иной IP-адрес.

На рис. 1.1 показана структура IP-адреса разных классов.

Если адрес начинается с 0, то сеть относят к классу A и номер сети занимает один байт, а остальные три байта интерпретируются как номер узла в сети. Сети класса A имеют номера в диапазоне от 1 до 126. (Номер 0 не используется, а номер 127 зарезервирован для специальных целей.) Сетей класса A немного, зато количество узлов в них может достигать 2²⁴ , то есть 16 777 216 узлов.

Если первые два бита адреса равны 10, то сеть относится к классу B . В сетях класса B под номер сети и под номер узла отводится по 16 бит, то есть по два байта. Таким образом, сеть класса B является сетью средних размеров с максимальным числом узлов 2¹⁶ , что составляет 65 536 узлов.

Если адрес начинается с последовательности 110, то это сеть класса C . В это случае под номер сети отводится 24 бита, а под номер узла – 8 бит. Сети этого класса наиболее распространены, число узлов в них ограничено 2⁸ , то есть 256 узлами.

Рис. 1.1. Структура IP-адреса

Если адрес начинается с последовательности 1110, то он является адресом класса D и обозначает особый, групповой адрес – multicast. Если в пакете в качестве адреса назначения указан адрес класса D, то такой пакет должны получить все узлы, которым присвоен данный адрес.

Если адрес начинается с последовательности 11110, то это значит, что данный адрес относится к классу E . Адреса этого класса зарезервированы для использования в будущем.

В представленной ниже таблице 1.1 приведены диапазоны номеров сетей.

Таблица 1.1. Диапазоны номеров сетей

Большие сети получают адреса класса A, средние – класса B, а маленькие – класса C.

1.3 Подсети

Традиционная схема деления IP-адреса на номер сети и номер узла основана на понятии класса, который определяется значениями нескольких первых бит адреса. Именно потому, что первый байт адреса 185.23.44.206 попадает в диапазон 128-191, можно сказать, что этот адрес относится к классу B, а значит, номером сети являются первые два байта, дополненные двумя нулевыми байтами – 185.23.0.0, а номером узла – 0.0.44.206. В таком представлении IP-адрес состоит из двух иерархических уровней. Необходимость во введении третьего уровня иерархии – уровня подсетей – была продиктована возникновением дефицита номеров сетей и резким ростом таблиц маршрутизации маршрутизаторов в сети Интернет. После введения уровня подсети номер узла разделяется на две части – номер подсети и номер узла в этой подсети (рис. 1.2).

Двухуровневая иерархия

Трехуровневая иерархия

Рис. 1.2. Формирование трехуровневой иерархии

Увеличение количества уровней снимает проблему роста таблиц маршрутизации благодаря тому, что информация о топологии частных сетей становится ненужной магистральным маршрутизаторам Интернета. Маршруты из сети Интернет до любой конкретной подсети, расположенной в сети с данным IP-адресом, одинаковы и не зависят от того, в какой подсети расположен получатель. Это стало возможным благодаря тому, что все подсети сети с данным номером используют один и тот же номер сети, хотя их номера (номера подсетей) разные. Маршрутизаторам в частной сети требуется различать отдельные подсети, но для маршрутизаторов Интернета все подсети относятся к единственной записи в таблице маршрутизации. Это позволяет администратору частной сети вносить любые изменения в логическую структуру своей сети, не влияя на размер таблиц маршрутизации маршрутизаторов Интернета.

Кроме того, легко решается проблема выделения номеров при росте организации. Организация получает номер сети, а затем администратор произвольно присваивает номера подсетей для каждой внутренней сети. Это позволяет организации расширять свою сеть без необходимости получения еще одного сетевого номера.

Маска подсети

Если маршрутизаторы в сети Интернет используют только номер сети адреса получателя для передачи трафика в организацию, то маршрутизаторы внутри частной сети организации для передачи трафика в отдельные подсети используют так называемый расширенный сетевой префикс. Расширенным сетевым префиксом называют номер сети и номер подсети. Так что схему на рис. 1.2 можно представить также следующим образом (рис. 1.3):

Расширенный сетевой префикс

Рис. 1.3. Расширенный сетевой префикс

Понятие расширенного сетевого префикса, по сути, эквивалентно понятию маска подсети . Маска подсети – это двоичное число, содержащее единицы в тех разрядах, которые относятся к расширенному сетевому префиксу.

Старшие биты IP-адреса используются рабочими станциями и маршрутизаторами для определения класса адреса. После того как класс определен, узел может легко вычислить границу между битами, используемыми для идентификации номера сети, и битами номера узла в этой сети. Однако, для определения границ битов, идентифицирующих номер подсети, такая схема не подходит. Для этого как раз и используется 32-разрядная маска подсети, которая помогает однозначно определить требуемую границу. Для стандартных классов сетей маски имеют следующие значения:

• 255.0.0.0 (11111111. 00000000. 00000000. 00000000) – маска для сети класса A;

• 255.255.0.0 (11111111. 11111111. 00000000. 00000000) – маска для сети класса B;

• 255.255.255.0 (11111111. 11111111. 11111111. 00000000) – маска для сети класса C.

Например, если сетевой администратор хочет использовать весь третий байт для номера подсети в сети класса B 130.5.0.0, то ему необходимо указать маску подсети 255.255.255.0. Биты в маске подсети должны быть установлены в единицу, если система, проверяющая адрес, должна рассматривать соответствующий бит в IP-адресе как часть расширенного сетевого префикса. Другими словами, после определения класса IP-адреса любой разряд в номере узла, который имеет соответствующий установленный в единицу бит в маске подсети, используется для идентификации номера подсети. Оставшаяся часть номера узла, которой соответствуют нулевые биты в маске подсети, используется для задания номера узла. На рис. 1.4 показан пример IP-адреса класса B с соответствующей маской подсети.

Рис. 1.4. IP-адрес класса B с соответствующей маской подсети

В стандартах, описывающих современные протоколы маршрутизации, часто используется длина расширенного сетевого префикса, а не маска подсети. Эта длина показывает число установленных в единицу бит в маске подсети. Так, сетевой адрес 130.5.5.25 с маской подсети 255.255.255.0 может быть записан как 130.5.5.25/24 (в маске подсети 255.255.255.0 число бит, установленных в единицу, равно 24). Такая запись является более компактной и легче воспринимается, чем маска подсети в ее традиционном точечно-десятичном формате.

Для администратора сети чрезвычайно важно знать четкие ответы на следующие вопросы:

• Сколько подсетей требуется организации сегодня?

• Сколько подсетей может потребоваться организации в будущем?

• Сколько узлов в наибольшей подсети организации сегодня?

• Сколько узлов будет в самой большой подсети организации в будущем?

Первым шагом в процессе планирования является определение максимального количества требуемых подсетей. Данное число округляется вверх до ближайшей степени двойки. Затем важно учесть возможность увеличения числа подсетей. Наконец, проверяется достаточность адресов узлов в самой большой подсети организации на настоящий момент и в обозримом будущем.

2. Выделение IP-подсетей

2.1 Пример 1. 512 подсетей ( IP -адрес класса B )

Предположим, что организации для ее частной сети назначен сетевой номер 140.25.0.0/16. При этом организация планирует разделить сеть на несколько подсетей, каждая из которых должна поддерживать до 60 узлов.

Определение маски подсети и расширенного сетевого префикса

На первом шаге необходимо определить число бит, требуемых для идентификации 60 узлов в подсети. Ранее было показано, что адрес конкретного узла имеет определенное двоичное представление и верхняя граница адресного пространства для узлов одной подсети представляется степенью двойки. Это, в частности, означает, что невозможно выделить адресное пространство ровно для 60 узлов, так как 60 – не степень двойки. Ближайшая сверху степень – 64=2⁵ . На самом деле, к числу узлов нужно прибавить 2, так как адреса, содержащие только нули или только единицы, не используются для адресации отдельных узлов. Здесь видно, что необходимый задел есть: 60+2=62<64. Однако, удовлетворяя существующие на сегодня потребности по числу рабочих мест, такой выбор не оставляет адресного пространства для возможного роста подсети (в наличии имеется всего два свободных адреса). И хотя следующая степень двойки равна 128 (2⁷ ) и число адресов узлов будет равно 2⁷ -2= =126, то есть намного больше требуемого в настоящий момент, сетевой администратор выбирает именно это адресное пространство и получает 66 (126-60) дополнительных адресов для каждой подсети. Такой выбор означает, что поле адреса узла займет 7 бит.

На втором шаге определяется маска подсети и длина расширенного сетевого префикса. Так как для идентификации узлов из 32-разрядного IP-адреса решено выделить 7 бит, то получаем расширенный сетевой префикс, равный /25 (32-7=25). Такой 25-разрядный расширенный сетевой префикс может быть выражен в десятично-точечном представлении маской подсети 255.255.255.128. На рис. 2.1 показана запись маски подсети и расширенного сетевого префикса.

Рис. 2.1. Определение маски подсети и расширенного сетевого префикса

Видно, что 25-разрядный расширенный сетевой префикс предполагает выделение 9 бит для идентификации подсетей. Теперь можно вычислить количество идентифицируемых подсетей: 2⁹ =512, то есть девять бит позволяют назначить адреса 512 подсетям. Понятно, что сетевой администратор имеет некоторую свободу действий при определении соотношения числа идентифицируемых узлов и числа подсетей. Выбеляя большее число бит в поле идентификации узлов, администратор может включать в подсеть больше узлов. С другой стороны, чем меньше бит выделено для идентификации узлов, тем больше подсетей может создать администратор. Все зависит от текущих требований организации.

Определение номеров подсетей

Выделенные 512 подсетей пронумеруем от 0 до 511. Если выделить 9 разрядов для двоичного представления десятичных чисел от 0 до 511, то получим: 0 (00000000)₂ , 1 (00000001)₂ , 2 (00000010)₂ , 3 (00000011)₂ , …, 511 (11111111)₂ . Например, для определения подсети номер 3 (№3) сетевой администратор размещает двоичное представление числа 3 (00000011)₂ в девяти битах номера подсети. Номера подсетей для рассматриваемого примера приводятся ниже. В каждом адресе курсивом выделен расширенный сетевой префикс всего адреса, а 9-разрядное представление поля номера подсети выделено жирным шрифтом.

Базовая сеть: 10001100.00011001. 00000000.0 0000000 = 140.25.0.0/16

Подсеть №0: 10001100.00011001. 00000000.0 0000000 = 140.25.0.0/25

Подсеть №1: 10001100.00011001. 00000000.1 0000000 = 140.25.0.128/25

Подсеть №2: 10001100.00011001. 00000001.0 0000000 = 140.25.1.0/25

Подсеть №3: 10001100.00011001. 00000001.1 0000000 = 140.25.1.128/25

Подсеть №4: 10001100.00011001. 00000010.0 0000000 = 140.25.2.0/25

Подсеть №5: 10001100.00011001. 00000010.1 0000000 = 140.25.2.128/25

Подсеть №6: 10001100.00011001. 00000011.0 0000000 = 140.25.3.0/25

Подсеть №7: 10001100.00011001. 00000011.1 0000000 = 140.25.3.128/25

Подсеть №8: 10001100.00011001. 00000100.0 0000000 = 140.25.4.0/25

Подсеть №9: 10001100.00011001. 00000100.1 0000000 = 140.25.4.128/25

…

Подсеть №510: 10001100.00011001. 11111111.0 0000000 = 140.25.255.0/25

Подсеть №511: 10001100.00011001. 11111111.1 0000000 = 140.25.255.128/25

Определение адресов узлов

Итак, администратор выделил 7 бит для идентификации узлов в каждой подсети. Это означает, что каждая подсеть имеет 126 адресов для идентификации узлов. Узлы в подсети нумеруются от 1 до 126. Ниже приведен перечень адресов узлов для подсети №3. При этом курсивом выделен расширенный сетевой префикс, а жирным шрифтом показано 7-разрядное поле номера узла.

Подсеть №3: 10001100.00011001.00000001.1 0000000 = 140.25.1.128/25

Узел №1: 10001100.00011001.00000001.1 0000001 = 140.25.1.129/25

Узел №2: 10001100.00011001.00000001.1 0000010 = 140.25.1.130/25

Узел №3: 10001100.00011001.00000001.1 0000011 = 140.25.1.131/25

Узел №4: 10001100.00011001.00000001.1 0000100 = 140.25.1.132/25

Узел №5: 10001100.00011001.00000001.1 0000101 = 140.25.1.133/25

Узел №6: 10001100.00011001.00000001.1 0000110 = 140.25.1.134/25

…

Узел №62: 10001100.00011001.00000001.1 0111110 = 140.25.1.190/25

Узел №63: 10001100.00011001.00000001.1 0111111 = 140.25.1.191/25

Узел №64: 10001100.00011001.00000001.1 1000000 = 140.25.1.192/25

Узел №65: 10001100.00011001.00000001.1 1000001 = 140.25.1.193/25

…

Узел №123: 10001100.00011001.00000001.1 1111011 = 140.25.1.251/25

Узел №124: 10001100.00011001.00000001.1 1111100 = 140.25.1.252/25

Узел №125: 10001100.00011001.00000001.1 1111101 = 140.25.1.253/25

Узел №126: 10001100.00011001.00000001.1 1111110 = 140.25.1.254/25

Определение широковещательного адреса

Для подсети №3 широковещательным адресом будет адрес, в котором все биты поля номера узла установлены в единицу:

10001100.00011001.00000001.1 1111111 = 140.25.1.255

2.2 Пример 2. 8 подсетей ( IP -адрес класса B )

Изменим ситуацию. Пусть организации назначен сетевой адрес 132.45.0.0/16. Администратору поручено сформировать 8 подсетей. Для идентификации такого количества подсетей требуется три бита. В этом случае расширенный сетевой префикс будет равен /19 (маска подсети 255.255.224.0). Ниже приведены адреса этих подсетей в двоичном и десятичном представлениях:

Подсеть №0: 10000100.00101101. 000 00000. 00000000 = 132.45.0.0/19

Подсеть №1: 10000100.00101101. 001 00000. 00000000 = 132.45.32.0/19

Подсеть №2: 10000100.00101101. 010 00000. 00000000 = 132.45.64.0/19

Подсеть №3: 10000100.00101101. 011 00000. 00000000 = 132.45.96.0/19

Подсеть №4: 10000100.00101101. 100 00000. 00000000 = 132.45.128.0/19

Подсеть №5: 10000100.00101101. 101 00000. 00000000 = 132.45.160.0/19

Подсеть №6: 10000100.00101101. 110 00000. 00000000 = 132.45.192.0/19

Подсеть №7: 10000100.00101101. 111 00000. 00000000 = 132.45.224.0/19

Теперь определим адреса узлов для подсети №3 (132.45.96.0/19 – 10000100.00101101.011 00000. 00000000):

Подсеть №3: 10000100.00101101. 011 00000. 00000000 = 132.45.96.0/19

Узел №1: 10000100.00101101. 01100000. 00000001 = 132.45.96.1/19

Узел №2: 10000100.00101101. 01100000. 00000010 = 132.45.96.2/19

Узел №3: 10000100.00101101. 01100000. 00000011 = 132.45.96.3/19

…

Узел №8190: 10000100.00101101. 01111111. 11111110 = 132.45.127.254/19

Определим широковещательный адрес для подсети №3 (132.45.96.0/19):

10000100.00101101. 01111111. 11111111 = 132.45.127.255/19

2.3 Пример 3. 8 подсетей ( IP -адрес класса C )

Проделаем те же операции для сетевого адреса 200.35.1.0/24. Пусть также в каждой подсети необходимо предусмотреть адресное пространство для 20 узлов. Требуется определить расширенный сетевой префикс. Для идентификации 20 узлов нужно минимум пять бит. Поэтому расширенный сетевой префикс будет равен /27 (32-5=27).

Ответим на следующие вопросы:

• Каково максимальное количество узлов, которые могут находиться в каждой подсети?

Максимальное количество узлов в каждой подсети равно 30 (2⁵ -2=32-2=30).

• Каково максимальное число подсетей, которые могут быть созданы сетевым администратором?

Максимальное число подсетей равно 8 (2³ ).

Ниже приведены номера получающихся подсетей в двоичном и десятичном представлениях:

Подсеть №0: 11001000.00100011.00000001. 000 00000 = 200.35.1.0/27

Подсеть №1: 11001000.00100011.00000001. 001 00000 = 200.35.1.32/27

Подсеть №2: 11001000.00100011.00000001. 010 00000 = 200.35.1.64/27

Подсеть №3: 11001000.00100011.00000001. 011 00000 = 200.35.1.96/27

Подсеть №4: 11001000.00100011.00000001. 100 00000 = 200.35.1.128/27

Подсеть №5: 11001000.00100011.00000001. 101 00000 = 200.35.1.160/27

Подсеть №6: 11001000.00100011.00000001. 110 00000 = 200.35.1.192/27

Подсеть №7: 11001000.00100011.00000001. 111 00000 = 200.35.1.224/27

Ниже приведен список адресов узлов, которые могут быть определены в подсети №6 (200.35.1.192/27):

Подсеть №6: 11001000.00100011.00000001. 11000000 = 200.35.1.192/27

Узел №1: 11001000.00100011.00000001. 11000001 = 200.35.1.193/27

Узел №2: 11001000.00100011.00000001. 11000010 = 200.35.1.194/27

Узел №3: 11001000.00100011.00000001. 11000011 = 200.35.1.195/27

…

Узел №29: 11001000.00100011.00000001. 11011101 = 200.35.1.221/27

Узел №30: 11001000.00100011.00000001. 11011110 = 200.35.1.222/27

Широковещательный адрес для подсети 200.35.1.192/27 равен

11001000.00100011.00000001. 11011111 = 200.35.1.223/27

3. Краткие сведения о коммутаторах

Для коммутаторов локальная сеть представляется как набор MAC-адресов устройств, работающих в сети. Коммутаторы просматривают эти адреса для принятия решения о дальнейшем пути передачи кадра. Для анализа адреса кадр записывается во внутренний буфер коммутатора. Коммутаторы не работают с информацией, относящейся к сетевому уровню.

Рассмотрим общие принципы работы коммутаторов. При прохождении кадра через коммутатор происходит его регенерация и трансляция с одного порта на другой. Коммутаторы учитывают и адрес отправителя, и адрес получателя, которые берутся из получаемых кадров локальных сетей. Адрес отправителя необходим коммутатору для автоматического построения базы данных адресов устройств. Эта база данных называется также таблицей коммутации, или MAC-таблицей. В ней устанавливается соответствие адреса станции определенному порту коммутатора.

Каждый порт коммутатора работает как конечный узел своего сегмента за одним исключением – порт коммутатора не имеет собственного MAC-адреса. Порт коммутатора работает в так называемом неразборчивом режиме захвата кадров, когда все поступающие на порт кадры запоминаются в буферной памяти. С помощью такого режима коммутатор следит за всем трафиком, передаваемым в подключенных к нему сегментах, и использует проходящие через него кадры для изучения состава сети. Так как в буфер записываются все кадры, адрес порта коммутатору не нужен.

Основные принципы работы коммутатора: обучение, фильтрация, продвижение и широковещание. После получения кадров коммутатор проверяет их целостность при помощи контрольных бит кадра. Неправильные кадры при этом отбрасываются. После успешной проверки коммутатор сравнивает адрес отправителя с имеющимися в базе данных адресами. Если адрес отправителя еще не заносился в базу данных, он добавляется в нее. В результате коммутатор узнает адреса устройств в сети и таким образом происходит процесс его обучения. Благодаря способности к обучению в сеть можно добавлять новые устройства без реконфигурирования коммутатора.

Кроме адреса отправителя, коммутатор анализирует и адрес получателя. Этот анализ необходим для принятия решения о дальнейшем пути передачи кадра. Коммутатор сравнивает адрес получателя кадра с адресами, хранящимися в базе данных. Если адрес получателя относится к тому же сегменту, что и адрес отправителя, то коммутатор не пропускает этот кадр в другой сегмент, или, иными словами, “фильтрует” этот кадр. Эта операция помогает предохранить сегменты сети от заполнения избыточным трафиком. Если адрес получателя присутствует в базе данных и относится к другому сегменту, коммутатор определяет, какой из его портов связан с этим сегментом и передает в него кадр. Такой процесс называют продвижением .

Рис. 3.1. Схема с коммутаторами

На рис. 3.1 показана сеть, состоящая из трех сегментов, связанных двумя коммутаторами. Знак % указывает на шестнадцатеричное представление физического (MAC) адреса. С началом работы коммутаторы А и Б проверяют весь трафик в каждом из подключенных сегментов. В процессе проверки трафика каждый коммутатор формирует свою базу данных адресов станций. Предположим, что станция А посылает кадр станции Б. Коммутатор А получает этот кадр на свой порт 1 (П1). Так как станции А и Б относятся к одному сегменту сети, коммутатор отбрасывает этот кадр (не реагирует на него). Если станция А посылает кадр станции В, находящейся в третьем сегменте сети, коммутатор А продвигает этот кадр во второй сегмент через свой порт 2 (П2). Коммутатор Б получит кадр на порт 1 и продвинет его через порт 2 в третий сегмент сети, где и расположена станция В. В таблице 3.1 показана сформированная коммутаторами база данных адресов.

Таблица 3.1. База данных адресов станций

Если запись о каком-либо адресе получателя отсутствует в базе или этот адрес является широковещательным, коммутатор передает кадр на все свои порты, за исключением порта, принявшего кадр. Такой процесс называется широковещанием , или затоплением , сети. Широковещание гарантирует, что кадр будет доставлен во все сегменты сети и, естественно, получателю.

[1] X равен числу (*) – станций (узлов) на листе задания