Динамічні та статичні IP-адреси. DHCP

Основною аксіомою IP-адресації є необхідність дотримання унікальності IP-адрес у всьому просторі мережі, оскільки, перш за все, цим забезпечується коректність доставки даних і маршрутизації. Закріплюють IP-адресу комп'ютера або вручну (статична адреса), або комп'ютер отримує її автоматично з серверу (динамічна адреса).

Статичну адресу прописує адміністратор мережі в налаштуваннях протоколу TCP/IP на кожному комп'ютері мережі та жорстко закріплює за комп'ютером. У цьому процесі є певні незручності, а саме:

• адміністратор мережі повинен вести облік усіх використовуваних адрес, щоб уникнути повторів;

• якщо кількість комп'ютерів у локальній мережі є значною, то налаштування IP-адрес стає довготривалим.

Однак, незважаючи на зазначені незручності, статичні адреси мають одну важливу перевагу – постійну відповідність IP-адреси певному комп'ютера. Це дає змогу ефективно застосовувати політику IP-безпеки й контролювати роботу користувачів у мережі. Наприклад, можна заборонити певному комп'ютеру виходити в Інтернет або з’ясувати з якого комп'ютера виходили в Інтернет та ін.

Якщо комп'ютеру не присвоєно статичну IP-адресу, то адреса призначається автоматично. Цю адресу називають динамічною, тому що при кожному під’єднанні комп'ютера до локальної мережі адреса може змінюватися. Перевагами динамічних адрес є такі:

• централізоване керування базою IP-адрес;

• надійне налаштування, що вилучає ймовірність дублювання IP-адрес;

• спрощення мережевого адміністрування.

Динамічну IP-адреса призначає спеціальна серверна служба -динамічений протокол конфігурування хоста (Dynamic Host Configuration Protocol, DHCP). У параметрах служби DHCP адміністратор мережі прописує IP-діапазон, адреси з якого, видаватимуть іншим комп'ютерам.

Серверна служба DHCP, яка поширює IP-адреси, називаэться DHCP-сервером, а комп'ютер, який отримує (орендує) IP-адресу з мережі, називаэться DHCP-клієнтом.

Оскільки протокол DHCP призначено для функціонування в мережах з неналаштованою IP-взаємодією, то він є немаршрутувальним. Щоб забезпечити можливість проходження DHCP-пакетів через маршрутизатори, використовують додаткові функціональні модулі (реалізовані програмно чи апаратно), які називаються агентами ретрансляції BOOTP (BOOTP relay agent). Маршрутизатор, який виконує функції такого ретранслятора, приймає з мережі DHCP-пакети й направляє їх у інші мережі.

Зауважимо, що операційна система Windows XP Professional не містить служби DHCP-сервер. До складу Windows XP входить локальна служба автоматичного призначення IP-адрес (Internet Assigned Numbers Authority, IANA). У зв’язку з відсутністю в мережі DHCP-серверу комп'ютер із налаштованою ОС Windows XP Professional звертається до вбудованої функції автоматичного призначення IP-адреси та здійснює самоналаштування IP-адреси й маски підмережі, використовуючи одну із зарезервованих адрес.

Зарезервовані адреси призначаються з діапазону 169.254.0.0 до 169.254.255.255 з маскою підмережі 255.255.0.0.

Функція автоматичного призначення IP-адреси гарантує унікальність IP-адреси, яку надають. Ця функція працює на локальному комп'ютері та не забезпечує IP-адресами інші комп'ютери мережі.

16. Доменні імена. Формат ІР-пакету для версій IPv4 i IPv6. Протокол розв'язування адрес.

Доменні імена

Аппаратне і програмне забезпечення в IP-мережі для ідентифікації комп’ютерів використовує IP-адреси. Але користувачі завжди віддають перевагу роботі з найбільш зручними символьними іменами, так званими доменними іменами комп’ютерів.

Символьні ідентифікатори мережевих інтерфейсів в межах складеної мережі будуються за ієрархичною ознакою.

Складові повного доменного (символьного) імені в IP-мережі разподіляються кропкой і перелічуються у наступному порядку: спочатку просте ім’я хоста, далі ім’я групи хостів (наприклад, ім’я організації), далі ім’я більш крупної групи (домена) і так до рівня домена найвишчого рівня (наприклад, домена, який об’єднює організації за географічним принципом: UA – Україна, UK – Великобританія, US – США).

Для регламентації й забезпечення використання доменних імен в Інтернеті створена спеціальна DNS-служба, яка грунтується на разподіленій базі відображення «доменне ім’я - IP-адреса», тому доменні імена называют ще DNSіменами. Крім того, існує узгодження про використання міжднародних DNS-імен.

Служба DNS застосовує у своей роботі DNS-сервери и DNS-клієнти. DNS-сервери підтримують расподилену базу відображень, а DNS-клієнти звертаються до серверів з запитом про розв’язання доменного імені в IP-адресу. Служба DNS спирається на ієрархію доменів, і кожний сервер службы DNS зберегає лише частину імені, а не всі імена. При зростанні кількості вузлів в мережі проблема маштабування вирішується шляхом створення нових доменів і піддоменів імен та долучення в службу DNS нових серверів.

Між доменним іменем і IP-адресою вузла немає ніякої функціональної залежності, тому єдиний спосіб встановлення відповідності – це таблиця відображень, яка створюється адміністраторами мережі.

У загальному випадку мережевий інтерфейс може мати декілько локальних адрес, мережевих адрес і доменних імен.

Формат IP-пакету (датаграми)

IP-пакет – це форматований блок інформації, який передається IP-мережею, складений із заголовка й текстової частини. Для IP протоколу розроблено дві версії: четверта – IPv4 і шоста – IРv6. На рисунках 11.1 и 11.2 наведено формати IP-пакетів відповідно зазначених версій.

Призначення полей (4):

• Версія – інформація про версію протоколу. Для IPv4 значення поля має дорівнювати 4 бітам.

• IHL – довжина заголовка IP-пакету в 32-бітових словах (dword). Саме це поле вказує на початок блоку даних у пакеті. Мінімальне коректне значення для цього поля дорівнює 5бітам.

• Ідентифікатор – значення, яка призначається відправником пакету та призначене для з’ясування коректної послідовності фрагментів при складанні датаграми. Для фрагментованого пакету всі фрагменти мають однаковий ідентифікатор.

• Прапори – 3 біти. Перший біт повинен завжди дорівнювати нулю, другий біт DF (don't fragment) визначає можливість фрагментації пакета, а третій біт MF (more fragments) показує, чи не є цей пакет останнім у ланцюжку пакетів.

• Зміщення фрагмент а – значення, що визначає позицію фрагмента в потоці даних.

• Протокол – ідентифікатор Інтернет-протоколу наступного рівня. В IPv6 називається «Next Header».

Призначення полей (6):

• Версія – для IPv6 значення поля має дорівнювати 6 біт.

• Клас трафіку визначає пріоритет трафіку (QoS, клас обслуговування).

• Мітка потоку – унікальне число, однакове для однорідного потоку пакетів.

• Довжина корисного навантаження – довжина даних (заголовок IP-пакету не враховується).

• Наступний заголово к визначає наступний інкапсульований протокол.

• Кількість переходів – максимальна кількість маршрутизаторів, які може пройти пакет. При проходженні маршрутизатора це значення зменшується на одиницю, досягнувши 0,пакет пакет відкидається.

Версію IPv6 призначено для роботи в мережах значно більших, ніж ті, в яких сьогодні працює IPv4.

Версію IPv4 розроблено в 1981 році й подано в спеціфікації RFC 791. Вона є найбільш розповсюдженою. Її відминна властивість полягає у використанні 32-бітової IPадреси для глобальної адресації пакетів. Однак, як було з’ясовано пізніше, 32-бітових адрес недостатньо для стрімкого зростання Інтернету. З цого приводу в 1995 році з’явилась версия IРv6 (RFC 1752), де використовуються 128-бітові IPадреси. Шоста версія IP-протоколу застосовується лише в окремих країнах, де Інтернет з’явився пізніше, і яким не вистачило 32-бітових IP-адрес.