Сколько битов содержится в адресе ipv4

Весь интернет может работать благодаря IP адресам, которые приписываются абсолютно каждому устройству в сети, будь то локальная, по сути закрытая сеть и, конечно же, глобальная всемирная паутина.

Чтобы у каждого такого устройства была возможность идентифицировать себя, нужен был определенный формат приписываемых им адресов, и первым таким стал — интернет протокол IPv4.

Продолжаем тему работы глобальной паутины, из прошлого материала вы могли узнать про TCP протокол, сейчас же мы рассмотрим другой — IPv4, зачем он нужен и какие функции выполняет.

IPv4 — что это такое?

IPv4 — это четвертая версия интернет протокола IP адресов. Отвечает за формирование и вида айпи и является по сути основой для обслуживания сети. Именно эта версия стала очень популярной и востребованной, все благодаря понятному формату ИП-адресов и легкости их запоминания. Полностью расшифровывается, как — Internet Protocol version 4.

Используется в стеке протоколов TCP/IP. Позволяет создавать 4.3 миллиарда адресов, что довольно много. Но, к сожалению, к нашему времени и этого количества стало не хватать, поэтому, как приемнику этого протокола был создан новый — IPv6.

На данный момент является основной версией интернет протокола, который обслуживает весь интернет. Ведь переход на IPv6 стоит огромных денег, ресурсов и времени.

Данная версия протокола была прописана в документе RFC 791 в сентябре 1981 года, пришедшем на смену RFC 760, 80 года.

IPv4 адреса

Данный протокол использует IP размером в 32 бита, т.е. размером всего в 4 байта. Структурой он представляет — четыре числа в десятичном формате от 0 до 255 разделенных точками. В каждом таком числе 1 байт или 8 бит.

Слева некоторое количество чисел указывает на сеть, в которой находится данный адрес, а, с правой стороны на идентификатор самого устройства, расположенного в ней. Граница может находится где угодно между этими 32 битами. Например, первые 21 бит могут означать сеть, а оставшиеся 11 указывать на сам хост (устройство) внутри нее. Все это считается в двоичной системе счисления.

Хоть мы обычно и пишем такой айпи в десятичной системе счисления, но он может быть представлен и в другом формате:

С точкой:

• В десятичном: 176.57.209.9
• В двоичном: 10110000.00111001.11010001.00001001
• В восьмеричном: 0260.0071.0321.0011
• В шестнадцатеричном: 0xb0.30×9.0xd1.0x09

Без точки:

• В десятичном: 2956579081
• В двоичном: 10110000001110011101000100001001
• В восьмеричном: 026016350411
• В шестнадцатеричном: 0xb039d109

Классы IP адресов

Всего существует 5 классов IP:

Классовая адресация

Устаревшая технология, которая на данный момент не используется. Раньше применялась для распределения айпи. Но, так, как их количество ограничено, да и сама технология довольно негибкая — то от нее отказались.

Технология попросту не давала гибкости в распределении разных айпи, если, например, дали вам сеть 128.54.0.0/16 — то все, именно в ней надо располагать все устройства и разбить ее на несколько ну никак не получится. А если, например, на предприятии есть несколько независимых отделов и надо им сделать отдельные подсети? То придется запрашивать новые IPv4-адреса.

Или, например, нам нужно всего 6 айпи на всю компанию, естественно нам бы дали сеть класса C. Но в ней аж 254 айпи (2 убираем). Зачем нам столько, нам нужно то всего 6. А платить по сути придется больше, да и айпи будут пропадать впустую. Данную проблему отлично решила бесклассовая адресация.

Бесклассовая адресация (CIDR)

Сейчас используется CIDR (classless inter domain routing), т.е. бесклассовая адресация, которая позволяет гибко управлять пространством IP, без жестких рамок классовой адресации. С помощью нее можно создавать сети из нужного количества адресов. Кроме этого, одна большая сеть может включать в себя несколько мелких, которые также, могут быть разбиты на другие. Все это благодаря введению дополнительной метрики — маски подсети.

Например, есть сеть — 128.54.0.0/16, ее нужно разбить на 4 подсети. Просто берем третий по счету байт (октет) в хостовой части в двоичной системе и заимствуем у него первые 2 бита, потому что, 2 во 2-й степени дает 4. Значит префикс получается 16 + 2 = 18. Вот такие соответственно получаются подсети.

1: 128.54.0.0/18
2: 128.54.64.0/18
3: 128.54.128.0/18
4: 128.54.192.0/18

Чтобы было еще более понятно, переведем 128.54.0.0 в двоичный вид. Два бита могут принимать 4 разных значения это: 00, 01, 10, 11. Меняем теперь у айпи первые 2 бита у третьего по счету байта, а затем переводим все обратно в десятичную систему счисления.

1: 10000000.00110110.00000000.00000000 — 128.54.0.0
2: 10000000.00110110.01000000.00000000 — 128.54.64.0
3: 10000000.00110110.10000000.00000000 — 128.54.128.0
4: 10000000.00110110.11000000.00000000 — 128.54.192.0

Маска обычно указывается, после самого IPv4 адреса — после слеша «/» ставится число обозначающее битовую маску подсети, например, 14.12.17.0/24.

Само число после слеша, означает количество старших битов в маске подсети. Мы знаем, что IP в формате IPv4 состоит из 32 бит, маской являются старшие 24 бита, значит для возможных для использования адресов остается всего 8 бит (32 — 24 = 8). 2 в 8 степени — это 256 возможных адресов. А если бы мы, например, указали маску в 18 бит, то было бы: 32 — 18 = 14. 2 в 14 степени — это уже 16 384 вариантов.

Важно знать, что количество возможных хостов всегда будет меньше ровно на 2, т.к. первый будет идентификатором сети, а второй будет широковещательным.

Зарезервированные IP адреса

В формате IPv4 есть целый ряд айпи, которые уже зарезервированы. Вот их список:

В заключение

Попытался объяснить все, как можно более понятнее, чтобы вы точно разобрались. Заходите еще — будет еще много уроков по компьютерной грамотности и интересных статей на тему интернет технологий.

Адрес IPv4 представляет собой 32-разрядную (4 байта) двоичное поле. Для удобства восприятия и запоминания этот адрес разделяют на 4 части по 8 бит (октеты), каждый октет переводят в десятичное число и при записи октеты разделяют точками. Это представление адреса называется десятично-точечной нотацией. Преобразование IP-адреса из двоичного (бинарного) представления в десятичное показано на рис. 6.5.

Рис. 6.5. Представление IPv4-адреса

Следует отметить, что максимальное значение октета равно 11111111 в двоичной системе счисления, что соответствует 255 в десятичной системе счисления, поэтому IP- адреса, в которых хотя бы один октет превышает максимальное значение, считаются недействительными.

Чтобы быстро в уме выполнить преобразование из двоичного вида в десятичный, полезно запомнить таблицу, приведенную ниже. Десятичное число легко вычисляется как сумма цифр, соответствующих ненулевым битам в октете (таблица 5).

Таблица 5 Преобразование из двоичного вида в десятичный

Двоичное значение октета	Значение битов октета	Десятичное значение октета
128+64
128+64+32
128+64+32+16
128+64+32+16+8
128+64+32+16+8+4
128+64+32+16+8+4+2
128+64+32+16+8+4+2+1

Маршрутизация пакетов в сетях передачи данных возможна благодаря тому, что IP- адрес структурирован и состоит из двух логических частей: идентификатора сети (Net ID) – сетевая часть адреса и идентификатора узла (Host ID), который однозначно определяет устройство в сетевом сегменте. Такая структура IP-адреса представляет собой двухуровневую иерархическую модель и позволяет устройству при передаче данных в составную сеть указывать не только удаленную сеть, но и узел в этой сети.

Рис. 6.6. Структура IPv4-адреса

Идентификатор сети определяет конкретную сеть или сегмент сети, в которой находится узел и используется для передачи данных на нужный сетевой интерфейс маршрутизатора или коммутатора 3-го уровня.

После того как данные достигают нужной сети, они передаются уникальному узлу в соответствии с идентификатором узла. Все узлы, использующие один и тот же идентификатор сети, должны быть расположены в одной сети или подсети (логическом сегменте сети).

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Сдача сессии и защита диплома — страшная бессонница, которая потом кажется страшным сном. 8914 — | 7222 — или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

Структура IP-адреса

IP-адрес представляет собой число размером 32 бита (или 4 байта), которое может быть записано в любой системе счисления (тут речь про адрес протокола IP version 4, в IPv6 он имеет размер 128 бит).

Например, адрес в десятичной системе 127.0.0.1 можно записать так:

Адрес делится на 4 октета, по 8 бит каждый, которые могут иметь значение от (00000000) до 255 (11111111):

IP-адрес содержит в себе две основных части — адрес сети и адрес хоста в этой сети.

К примеру, адрес 77.120.120.20 представляет собой сеть 77.120.120.0, в которой находится хост с адресом 20.

Сети и маска сети

Помимо указания самого IP-адреса, на сетевом интерфейсе так же указывается его маска сети. Маска не передаётся в заголовках TCP/IP пакетов, но используется сетевой картой для определения дальнейшего маршрута пакета — если адрес назначения находится в одной сети с адресом отправителя — он будет отправлен напрямую, если же в отдельной сети — пакет будет передан маршрутизатору, согласно таблице маршрутизации пакетов.

Рассмотрим адрес 77.120.120.20 с маской 255.255.255.0.

В двоичном представлении этот адрес можно записать так:

Для первых трёх октетов в IP-адресе установлен (или «включён«) «бит маски» (иначе — «битовая маска«), следовательно — первые три октета адреса являются адресом сети, а последние 8 бит — адресом хоста.

Таким образом, адрес 77.120.120.20 с маской 255.255.255.0 является в сетью 77.120.120.0, которая является классом С (которая, в свою очередь, является подсетью сети 77.120.0.0 класса В, которая является подсетью сети 77.0.0.0, которая является сетью верхнего уровня — А, хотя с появлением CIDR (см. ниже) понятие «классы сети» фактически потеряло актуальность).

Что бы сократить запись о сети 77.120.120.0 с маской 255.255.255.0 — можно использовать сокращённую форму: 77.120.120.0/24.

«/24» называется «префикс сети«, и указывает на количество «битов маски«. Таким образом, из 32 бит адреса 24 указаны как адрес сети, а 8 — остаются для адресов хостов в этой сети.

Если взять, к примеру, сеть 77.120.120.0/28 — мы получим только 4 бита, выделенных для адресов, т.е. маска сети будет выглядеть как 11111111.11111111.11111111.11110000, или 255.255.255.240.

Такое описание сетей и подсетей называется «бесклассовой классификацией» ( Classless Inter-Domain Routing — CIDR ).

Использование CIDR даёт возможность отказаться от традиционного разбиения на сети различных классов (А, B, C и т.д.) , и создавать подсети необходимого размера.

К примеру, подсеть 77.120.120.0/28 (которую можно перевести в маску сети 11111111.11111111.11111111.11110000 в двоичном виде (4 последних бита «сброшены»)или 255.255.255.240 в десятичном) содержит 4 бита адресов хостов. В 4 бита можно «вместить» 2 4 адресов — 16. Из этих 16 стоит вычесть первый (сам адрес 77.120.120.0, так он является адресом самой сети) и последний (77.120.120.255, так как он является широковещательным, или broadcast, адресом сети, на который в теории должны отвечать все хосты сети), таким образом — из 16 адресов сети для хостов остаётся 14 адресов.

Маска подсети	Альтернативный формат записи	Последний октет (в двоичном виде)	Последний октет (в десятичном виде)
255.255.255.0	/24	0000 0000
255.255.255.128	/25	1000 0000	128
255.255.255.192	/26	1100 0000	192
255.255.255.224	/27	1110 0000	224
255.255.255.240	/28	1111 0000	240
255.255.255.248	/29	1111 1000	248
255.255.255.252	/30	1111 1100	252

Маска подсети		Размер идентификатора хоста	Максимальное количество хостов
8 бит	255.0.0.0	24 бит	2 24 – 2	16777214
16 бит	255.255.0.0	16 бит	2 16 – 2	65534
24 бит	255.255.255.0	8 бит	2 8 – 2	254
29 бит	255.255.255.248	3 бит	2 3 – 2	6

Более полные таблицы сетей можно найти в статье Сети, подсети, классы подсетей. Таблица подсетей.

Разделение сети на подсети

Допустим, имеется сеть 77.120.120.0/24, или сеть 77.120.120.0 с маской 255.255.255.0 — из которой необходимо выделить две различные сети. Сеть 77.120.120.0/24 включает в себя адреса от 77.120.120.0 до 77.120.120.255.

Представим эту сеть и её маску в двоичном виде:

Займём на один бит больше в последнем октете маски сети — 11111111.11111111.11111111.10000000 (или 255.255.255.128 в десятичном виде). У нас осталось (32 бита IP-адреса — 7 бит под адреса хостов) = 25 бит — под маску. Следовательно, первая сеть в десятичном виде будет выглядеть как 77.120.120.0/25, и включает в себя адреса от 77.120.120.0 до 77.120.120.127 (7 бит под адреса: 2 7 = 128 адресов, включая первый адрес 0 — получаем 127 всего), а вторая сеть получит адреса от 77.120.120.128 до 77.120.120.255, или 77.120.120.128/25.

Ещё один способ рассчитать максимальное значение (последний адрес для сети): в 25-ти битной маске мы имеем 7 бит под адреса; следовательно — адрес первой сети в двоичном виде будет выглядеть так: 1001101.1111000.1111000.00000000 — где жирным выделен адрес сети, а курсивом — «свободные» биты под адреса хостов. Максимальное значение, которое можно вместить в семь бит — 01111111 = 127.

Для второй сети мы имеем вид 77.120.120.128, или 1001101.1111000.1111000.10000000, а максимальное значение последнего октета будет 11111111 = 255.