В таблице 5.2 показаны способы разделения локального адреса для сети класса B. В ней также приведено количество подсетей и хостов в разделах. Это количество на 2 меньше, чем можно было предположить, поскольку существуют некоторые ограничения, которые будут рассмотрены ниже. Например, если подсеть использует 6 бит, шаблон маски подсети будет:
11111111 11111111 11111100 00000000,
что можно записать как 255.255.252.0. Далее мы рассмотрим, почему нельзя использовать комбинации 1/15 (1 бит для подсети и 15 бит для адресов хостов) и 15/1.
В приложении D представлены примеры использования в одной сети нескольких различных масок подсетей, что позволяет эффективно присваивать адреса.
5.18 Специальные зарезервированные адреса
Для номера подсети или хоста нельзя использовать любое число. Например, некоторые адреса служат для широковещательных рассылок, а другие — резервируются для таблиц маршрутизации. Следует руководствоваться правилом: никогда не применять блоки из одних нулей или единиц — как в поле подсети, так и в поле хостов. Также не существует сетевых номеров, состоящих из одних нулей или единиц.
5.18.1 Идентификация сети и подсети
Для указания сети удобно использовать формат адреса с точками. По соглашению, это делается при заполнении локальной части адреса нулями. Например, 5.0.0.0 указывает на сеть класса А, 131.18.0.0 — на сеть класса В, а 201.49.16.0 — на сеть класса С.
Аналогичным образом указываются подсети. Например, если сеть 131.18.0.0 использует 8-битовую маску подсети, то 131.18.5.0 и 131.18.6.0 будут определять подсети. Эта же нотация применяется для записи сети или подсети назначения в таблице маршрутизации IP. Данное соглашение приводит к тому, что такие адреса нельзя присваивать хостам и маршрутизаторам. Кроме того, использование нуля как номера подсети делает некоторые адреса неоднозначными, например 130.15.0.0. По этой причине применение нулей в поле подсети запрещено в стандарте (см. RFC 1122). Сайты, использующие ноль как маску подсети, тем самым нарушают соглашение.
5.18.2 Широковещательная рассылка в локальной подсети
Несколько IP-адресов используется для указания на широковещательную рассылку. В такой рассылке датаграммы можно направить на заданный набор систем в пределах ограниченной области.
IP-адрес 255.255.255.255 (т.е. адрес, содержащий 32 единицы) рассылает датаграмму всем системам локальной связи. (Некоторые продукты, и в частности BSD 2.4 TCP/IP, используют для широковещательных рассылок нули вместо единиц. Это нестандартизованный способ, и с течением времени такие операционные системы должны быть заменены на правильные.) Такие широковещательные рассылки применяются, например, в протоколах BOOTP и DHCP, когда при загрузке система запрашивает для себя IP-адрес и инициализационные данные у загрузочного сервера. Клиент посылает boot-запрос по адресу 255.255.255.255 и использует зарезервированный адрес 0.0.0.0 как IP-адрес источника.
Широковещательные рассылки в локальных сетях реализуются путем обрамления IP-датаграммы кадром, заголовок которого содержит в поле адреса назначения все единицы, что соответствует физическому адресу широковещательной рассылки.
5.18.3 Широковещательные рассылки к подсети
Широковещательную рассылку можно направить к заданной подсети, которая непосредственно подключена к подсети-источнику или может быть удаленной подсетью для хоста источника. Например, если 131.18.7.0 является подсетью сети класса В, то для широковещательного сообщения ко всем узлам этой подсети нужно использовать адрес 131.18.7.255.
Если подсеть назначения является удаленной, то в результате отправки датаграммы IP по широковещательному адресу одна ее копия будет предназначена маршрутизатору, подключенному к сети 131.18.7.0. Предполагая, что подсеть является локальной, маршрутизатор применит адрес физической широковещательной рассылки в поле назначения кадра MAC для пересылки сообщения всем хостам подсети.
Отметим, что при этом подразумевается отсутствие у систем зарезервированного IP-адреса 130.18.7.255.
5.18.4 Широковещательные рассылки в сети
Допустимо посылать датаграмму IP на каждый хост заданной удаленной сети. Это выполняется при установке всей локальной части адреса в единицы. Например, если администратору нужно послать объявление на все узлы сети 201.49.16.0 класса С с топологией Ethernet, то для такой широковещательной рассылки подойдет IP-адрес:
201.49.16.255
Однако этот адрес не должен быть присвоен ни одному из хостов.
Адрес 131.18.255.255 должен применяться для отправки сообщения на все узлы сети класса С. Отметим, что, хотя и допустимо присваивать номер 255 одной из подсетей, это приведет к проблемам: неясно, предназначена ли широковещательная рассылка 130.15.255.255 для подсети или для всей сети. Чтобы исключить такие ситуации, никогда не следует присваивать номера из всех единиц (например, 255) для подсетей.
5.18.5 Ограничения на IP-адрес
Набор доступных IP-адресов существенно сокращается из-за применения специальных форматов для широковещательных рассылок и таблиц маршрутизации. Стандарт RFC 1122 Requirements for Internet Hosts — Communication Layers (Требования к хостам Интернета — уровни взаимодействия) гласит:
■ Поля сети, подсети или хоста не должны содержать одни нули.
■ Поля сети, подсети или хоста не должны содержать одни единицы. Следовательно, на практике поле должно быть длиной не менее 2 бит.
5.18.6 Кольцевой адрес
Полной противоположностью широковещательной рассылке является метод, когда сообщение вообще не покидает хоста. Существует множество хостов, совмещающих функции клиента и сервера. Локальные сервер и хост взаимодействуют друг с другом через IP внутри данного компьютера. Для этого служит специальный адрес, называемый кольцевым (loopback). По соглашению, для этого используется любой адрес, начинающийся на 127. На практике обычно применяют только адрес 127.0.0.1. Отметим, что для такого адреса резервируется адресное пространство целой сети класса С.
Работу кольцевого адреса легко увидеть. Например, клиент и сервер FTP программы Chameleon могут одновременно соединяться в среде Microsoft Windows. После запуска сервера выводится экран, показанный на рис. 5.9.
Рис. 5.9. Сервер FTP в среде Windows
Клиент соединяется с сервером посредством кольцевого адреса 127.0.0.1 (см. рис. 5.10). Любые выполняемые клиентом пересылки файлов просто копируют файлы из одного каталога персонального компьютера в другой каталог того же компьютера. Журнал регистрации сервера позволяет записать выполняемые при этом операции с адресом 127.0.0.1 (см. рис. 5.11).
Рис. 5.10. Клиент FTP соединяется с локальным сервером
Рис. 5.11. Операции клиента с сервером FTP
5.18.7 Заключение о зарезервированных специальных адресах
Различные типы специальных адресов представлены в таблице 5.3.
Таблица 5.3 Специальные адреса
| Адреса | Описание |
|---|---|
| 0.0.0.0 | Используется как адрес источника в конфигурационном запросе при загрузке. Также отмечает маршрутизатор по умолчанию в таблице маршрутизации. |
| 127.0.0.0 | Зарезервирован |
| 127.0.0.1 | Кольцевой адрес. Клиентом и сервером является один и тот же хост. |
| 127.0.0.2-127.255.255.255 | Зарезервированы |
| 128.0.0.0 | Зарезервирован |
| 191.255.0.0 | Зарезервирован |
| 192.0.0.0 | Зарезервирован |
| 255.255.255.0 | Зарезервирован |
| 240.0.0.0-255.255.255.254 | Зарезервированы |
| 255.255.255.255 | Широковещательная рассылка на локально подключенные локальные сети. |