Ограничения, накладываемые на IP-адреса
Для IP-адресов существуют следующие ограничения:
1. В адресе нельзя устанавливать старшие четыре бита (первого поля) в значение 1111. Это значение оставлено для адресов класса Е (зарезервированный класс сетей).
2. Адреса класса А типа 127.х выполняют специальную функцию – организацию зацикливания. Они всегда невидимы для сети.
3. Биты, определяющие номер узла, не могут в качестве собственного использовать значения, полностью состоящие из 0 или 1 (в десятичной форме). Это – зарезервированные адреса. Значение, полностью состоящее из 1, предназначено для широковещательной рассылки всем узлам локальной подсети, а состоящее из 0 используется для определения номера сети.
4. Значения, полностью состоящие из 0 и 1, разрешены для использования в части адреса, отвечающей за подсети, в качестве корректного номера подсети. Значение, состоящее из одних нулей, представляет подсеть 0, и большинство маршрутизаторов требует подтверждения о поддержке нулевой подсети.
5. Любой адрес, содержащий одни нули в сетевой части, предназначен для представления сети, в которой находится отправитель. Например, адрес 0. 0. 0. 120 определяет узел с номером 120 в данной сети
6. Существует старый вариант широковещательной рассылки – так называемая нулевая рассылка. Адрес имеет вид 0. 0. 0. 0. Этот адрес не следует использовать. Он применяется для определения стандартного маршрутизатора.
7. Ни в одном из четырех байт адреса не может содержаться значение, превышающее 255 (десятичное). IP-адрес 128.6.200.655 не является правильным. То же самое справедливо и для адреса 420.6.7.900.
Продление жизни адресного пространства IPv4
Впервые описание протокола IP было предложено в RFC 760: адреса имеют фиксированную длину в четыре октета. Адрес начинается с номера сети, занимающего один октет, за которым следует трехоктетный локальный адрес. Это трехоктетное поле называется остаточным полем.
В RFC 791 было предложено разбиение адресов на классы.
В RFC 950 было предложено использование подсетей. То необходимо для обеспечения эффективности при использовании классов адресов.
RFC 1517 – 1520 познакомили нас с внеклассовой междоменной маршрутизацией, или CIDR. Внеклассовая междоменная маршрутизация, или CIDR, - механизм оповещения, позволяющий предоставлять маршрутную информацию независимо от классовой принадлежности. Маршрут может быть определен по маске суперсети или по расширенной маске подсети.
Стало ясно, что проблемы переполнения маршрутной информацией и истощения класса В в ближайшее время перейдут в критическую стадию. Внеклассовая междоменная маршрутизация – это попытка разобраться с проблемами, определив механизм, позволяющий замедлить рост маршрутных таблиц и уменьшить потребность в выделении новых номеров IP-сетей.
Присвоение IP-адреса (старый метод)
Первоначально при использовании RFC 791 без подсетей у организации со сложной сетевой топологией (более одной сети) было три варианта присвоения адреса Internet:
1. Получить индивидуальный сетевой номер Internet на каждый кабельный сегмент. Подсети не используются вообще.
2. Использовать один сетевой номер для всей организации, а номера узлов присваивать в соответствии с требованиями к взаимодействию с другими узлами (плоские сети, сегментированные при помощи мостов).
3. Использовать один сетевой номер и разбить адресное пространство узлов, присвоив номера подсетей локальным сегментам сети (явные подсети). Создать свои собственные подсети, но не подключать их к сети ARPAnet. Это наиболее популярный подход.
Реализация первого варианта вызывала рост маршрутных таблиц. RFC 950 позволил применять адресацию подсетей внутри автономной системы. Это дало возможность продолжать разбиение своей автономной системы на подсети. Однако информация о подсетях никогда не заносилась в маршрутные таблицы Internet. Подсети и VLSM (маски подсети переменной длины) позволили остановить рост в экспоненциальной зависимости глобальных маршрутных таблиц, а также дали компаниям возможность управлять собственными сетями. Сетевых номеров было достаточное количество, а подсети замедлили увеличение маршрутных таблиц Internet. Так было до коммерциализации Internet в 1994 году.
Нежелательные эффекты, возникающие при использовании мостов в сложных сетях, хорошо известны. По этой причине маршрутизаторы стали основой корпоративной опорной сети. Они прекрасно работали в разделяемых средах, но технология шла вперед: сетевые подключения становились быстрее и мощнее. Мосты снова вернулись – в виде коммутаторов (теперь это называется «хаб»), к которым мог быть подключен каждый настольный компьютер через свой собственный канал 10 Мбит/с. Коммутаторы образовывали небольшую плоскую сеть и должны были использоваться с граничными маршрутизаторами, делая возможной организацию микросегментов, но не микроподсетей.
Использование подсетей для одного сетевого номера могло замедлить рост маршрутных таблиц Internet. Хорошо работали адреса класса В. Сети класса С приводили к вынужденному росту маршрутных таблиц, а адреса класса А не выдавались. К тому же 50% бизнес-предприятий были организациями мелкого и среднего уровня. Требовались адреса класса С.
Мы снова оказались в затруднительном положении.
На следующем рисунке представлен пример типичной пользовательской сети, применяющей механизм CIDR: одна запись в глобальной таблице маршрутизации и множество локальных подсетей.
