Файл: Ipадресация и ipv4.docx

Рисунок 12 – Маска подсети на MacBook
Маска показывает, сколько битов включает в себя номер сети. Например, у большой сети номером будет только первое число (8 битов), а маска будет состоять из восьми единиц и 24 нулей: 255.0.0.0.

Если IP-адрес принадлежит к маленькой сети, то первые три числа в нём будут представлять номер сети. Значит, маска будет выглядеть так: 255.255.255.0.

Есть и слегка необычные маски подсетей — например, 255.255.254.0. Они тоже означают, сколько битов используется в номере сети. Только в данном случае их будет 23 — по 8 в первых двух числах и 7 в третьем. Остальные биты будут принадлежать номеру хоста.

Выделять номера хостов и сетей удобно, но это не самая интересная часть использования масок. Их главная «суперсила» — умение разделять большие сети на несколько маленьких.

Допустим, у нас есть номер сети 185.12.0.0 с маской 255.255.0.0. В такой сети может быть более 65 тысяч устройств, чего вполне хватит, чтобы вместить все компьютеры в одном большом офисе.

Но что если у нас есть несколько маленьких офисов в одном здании, и мы хотим их все подключить к сети? Создавать новую сеть с 65 тысячами IP-адресов для каждого офиса нерационально. Поэтому мы можем разбить сеть 185.12.0.0 на подсети.

Для этого вместо маски 255.255.0.0 мы возьмём маску 255.255.255.0. Так у нас появится 256 новых подсетей внутри одной большой. При этом в каждой подсети будет по 256 устройств.

Если в офисе понадобится больше устройств, мы можем взять другую маску — например, 255.255.254.0. И теперь нам будет доступно 512 устройств, а количество подсетей сократится до 128.

3. Интернет протокол версии 4 (IPv4)

3.1 Особенности работы IPv4

Клиентам нужны IP-адреса для идентификации, так же, как и серверам. Серверам также требуются имена хостов. У веб-серверов есть доменное имя (имя хоста), как Google.com, и когда захотите добраться до него, то увидите содержимое страницы.

Контент каждого веб-сайта размещается на веб-серверах в центрах обработки данных. Веб-сайтам и приложениям нужны серверы для размещения служб, чтобы вы могли получить к ним доступ.

Всё и началось с ARPAnet (Агентство перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США) предоставило финансирование исследовательской сети, известной как ARPAnet.

Впервые он стал доступен в 1969 году и разрешал соединения между 4 хостами 5. У каждого хоста был свой определённый адрес для онлайн-общения. Сеть со временем росла, и в 1981 году к ней было подключено 213 хостов 5. ARPA оказала значительное влияние на университеты и исследовательские центры в Соединённых Штатах.

---

Цель состояла в том, чтобы сохранить неоднородность каждой сети, обеспечивая при этом возможность взаимодействия пользователей между сетями. Чтобы добиться этого, Винт Серф (NCP) и Роберт Хан (DARPA) работали над программой управления передачей в первой половине 1970-х годов и опубликовали свою первую статью в 1974 году.

Протокол управления передачей (TCP) и интернет-протокол (IP) были разделены на отдельные версии в третьей из четырёх его реализаций. Первоначальный проект TCP/IP v4 был выпущен в 1978 г. К 1981 г. он стал нормой, а 1 января 1983 г. ARPANET заменила NCP протоколом TCP/IP IPv4 12.

Адрес IPv4 — это 32-битный адрес, который идентифицирует устройство в сети (рисунок 13) 6. Он состоит из 4 групп цифр (октетов) по 3 цифры в каждой.



Рисунок 13 - Адрес IPv4
Мы можем выделить пять классов IPv4: A, B, C, D и E, каждый имеет собственный набор IP-адресов (рисунок 14).



Рисунок 14 - Классы IPv4

Выделим их 5,8,9:

• 
  Класс A – первый бит, равный 0, охватывает значения от 0.0.0.0 до 127.255.255.255. Этот класс, имеющий 8 бит для сети и 24 бита для хостов, предназначен для больших сетей;
  
• 
  Класс B – предназначен для сетей среднего и крупного размера. Первые два бита, равные 10, находятся между 128.0.0.0 и 191.255.255.255. Он также содержит 16 бит для хостов и 16 бит для сети;
  
• 
  Класс C – мы используем его для небольших локальных сетей (LAN). Сеть в этом классе имеет отступ в три октета. И IP-адрес имеет диапазон от 192.0.0.0 до 223.255.255.255, 24 бита сети и 8 бит хоста;
  
• 
  Класс D – используют только программы, требующие многоадресной рассылки. Это означает, что мы не используем класс D для стандартных сетевых функций. Вместо этого первые три бита устанавливаются в «1», а четвёртый бит используется для «0». Кроме того, 32-битные сетевые адреса составляют адреса класса D;
  
• 
  Класс E — мы используем его для экспериментов или исследований. Этот класс IP-адресов охватывает значения первого октета от 240.0.0.0 до 255.255.255.255. Первые четыре бита IP-адреса класса E, равны единице в двоичном формате.
  

Между старым IPv4 и новым IPv6 есть несколько важных различий (рисунок 15):

• 
  32-битные адреса по сравнению со 128-битными адресами, что обеспечивает гораздо больше адресов в случае IPv6;
  
• 
  4 294 967 296 IP-адресов против 340 282 366 920 938 463 463 374 607 431 768 211 456 IP-адресов;
  
• 
  Конфигурация адресов вручную или с помощью DHCP по сравнению с SLAAC или DHCP6;
  
• 
  Опциональный IPsec или часть стандарта. IPv6 поддерживает сквозное шифрование и позволяет избежать атак «человек посередине»;
  
• 
  Трансляция NAT по сравнению с отсутствием необходимости в IPv6.
  

---

Рисунок 15 – Различия интернет протоколов 4 и 6
Основной целью IPv4 является подключение устройств по сети. Миллионы устройств поддерживают этот протокол. Это делает его самым простым совместимым интернет-протоколом.

Вот ещё несколько преимуществ протокола:

• 
  отличная поддержка системы – IPv4 поддерживается на всех сетевых устройствах;
  
• 
  простая топология – проще настроить и управлять сетью IPv4;
  
• 
  длина IP-адреса короткая – это облегчает их запись и даже запоминание;
  
• 
  совместимость с любым устройством.
  

Проблемы протокол интернета версии 4 tcp IPv4:

• 
  исчерпание IP-адресов. Потребности в IP-адресах не могут быть удовлетворены только адресами IPv4, поэтому они уже переходят на IPv6;
  
• 
  нет поддержки IPsec по умолчанию. Вы можете включить его, но с более новым IP-адресом это намного проще;
  
• 
  ограниченный заголовок, в который нельзя добавлять дополнительные параметры;
  
• 
  это становится слишком дорогим с ценами выше 25 долларов за IP-адрес.
  

Теоретически IPv6 по части скорости сети идёт впереди старого протокола. Но на практике всё не так просто, потому что современный протокол ещё нуждается в шлифовке. Это приводит к тому, что нередко IPv4 лучше по скорости.

В 1993 году было введено огромное улучшение распределения адресов IPv4, которое получило название бесклассовой междоменной адресации (CIDR).

Благодаря CIDR, теперь у нас есть суффикс, который представляет собой число от 0 до 32 и показывает, сколько бит представляет сеть. Выглядит так: 192.168.100.14/24. CIDR позволяет использовать подсеть переменной длины, адаптирующаяся к текущим потребностям.

Уменьшив количество неиспользуемых адресов, которые мешали системе классов, CIDR задержал расширение таблиц маршрутизации и продлил срок службы IPv4. Этот трюк очень помог с исчерпанием адресов IPv4, но больше похож на временное исправление, чем на окончательное решение.

Мы живём во время перехода от IPv4 к IPv6. Это небыстрая миграция, и многие компании пока решают придерживаться модели с двумя стеками. Им сложнее управлять, но он надёжнее, чем просто IPv6.

Из-за исчерпания адресов IPv4 в итоге мы движемся к будущему с одним IPv6, что займёт некоторое время. Ведущими странами в этом отношении являются Индия, Бельгия, Германия, Малайзия и Греция.

3. Основные неполадки

Если компьютеру TCP/IP необходимо связаться с хостом в другой сети, он обычно связывается с помощью устройства, которое называется маршрутизатор. В терминах TCP/IP маршрутизатор, указанный в хосте, который связывает подсеть хостов с другими сетями, называется шлюзом по умолчанию. В этом разделе объясняется, как TCP/IP определяет, отправлять ли пакеты в шлюз по умолчанию для достижения другого компьютера или устройства в сети.

---

Когда хост пытается взаимодействовать с другим устройством с помощью TCP/IP, он выполняет процесс сравнения с помощью определенной маски подсети и IP-адреса назначения по сравнению с маской подсети и собственным IP-адресом. В результате этого сравнения компьютеру сообщается, является ли назначение локальным хостом или удаленным хостом.

Если в результате этого процесса назначение определяется как локальный хост, компьютер отправляет пакет в локальную подсеть. Если в результате сравнения назначение определяется как удаленный хост, компьютер перенаправит пакет в шлюз по умолчанию, определенный в свойствах TCP/IP. После этого маршрутизатор несет ответственность за перенаправление пакета в соответствующую подсеть.

Проблемы сети TCP/IP часто возникают из-за неправильной конфигурации трех основных записей в свойствах TCP/IP компьютера. Понимая, как ошибки в конфигурации TCP/IP влияют на сетевые операции, можно решить множество распространенных проблем TCP/IP.

Неправильная маска подсети: если сеть использует другую маску подсети, чем маска по умолчанию для своего класса адресов, и клиент по-прежнему настроен с помощью маски подсети по умолчанию для класса адресов, связь не будет работать с некоторыми соседними сетями, но не с удаленными.

Например, если вы создаете четыре подсети (например, в примере подсетей), но используете неправильную маску подсети 255.255.255.0 в конфигурации TCP/IP, хосты не смогут определить, что некоторые компьютеры находятся в других подсетях, чем их собственные. В этой ситуации пакеты, предназначенные для хостов различных физических сетей, которые являются частью одного и того же адреса класса C, не будут отправлены в шлюз по умолчанию для доставки.

Распространенным симптомом этой проблемы является то, что компьютер может связываться с хостами, которые находятся в локальной сети, и может общаться со всеми удаленными сетями, за исключением тех сетей, которые находятся поблизости и имеют один и тот же адрес класса A, B или C. Чтобы устранить эту проблему, просто введите правильную маску подсети в конфигурацию TCP/IP для этого хоста.

Неправильный IP-адрес: если компьютеры с IP-адресами, которые должны быть в отдельных подсетях, размещаются в локальной сети рядом друг с другом, они не смогут связывается. Они будут пытаться отправлять пакеты друг другу с помощью маршрутизатора, который не может переадресовать их правильно. Симптомом этой проблемы является компьютер, который может связываться с хостами в удаленных сетях, но не может связываться с некоторыми или всеми компьютерами в локальной сети. Чтобы устранить эту проблему, убедитесь, что все компьютеры одной физической сети имеют IP-адреса в одной подсети IP. Если в одном сегменте сети закончились IP-адреса, существуют решения, которые выходят за рамки этой статьи.

---

Неправильный шлюз по умолчанию: компьютер, настроенный с неправильным шлюзом по умолчанию, может связываться с хостами в своем сетевом сегменте. Но он не сможет связываться с хостами в некоторых или всех удаленных сетях. Хост может связываться с некоторыми удаленными сетями, но не с другими, если верны следующие условия:

• 
  одна физическая сеть имеет несколько маршрутизаторов;
  
• 
  неправильный маршрутизатор настроен как шлюз по умолчанию.
  

Эта проблема распространена, если в организации есть маршрутизатор к внутренней сети TCP/IP и другой маршрутизатор, подключенный к Интернету.

3.3 Рекомендации по настройке IPv4 на примере Windows

Если в окне «Состояние» сетевого подключения вижу надпись «IPv4-подключение: без доступа к интернету», или «IPv4-подключение: без доступа к сети» и интернет на вашем компьютере, или ноутбуке не работает, то следуя советам из этой статьи, вы сможете исправить эту проблему. Или хотя бы попытаться все починить, и разобраться в чем дело.

На самом деле, проблема очень популярная и статус «без доступа к интернету, или сети» возле протокола TCP/IPv4 может появится из-за множества разных причин.

В том числе проблемы с Wi-Fi роутером (если у вас подключение через роутер), какие-то ошибки в Windows, или даже проблемы у вашего интернет-провайдера. Сейчас мы постараемся найти причину и устранить ее. Главная проблема – не работает интернет на компьютере. И нам нужно сделать так, чтобы он заработал.

С этой проблемой можем столкнутся при подключении как по Wi-Fi сети, так и по сетевому кабелю через маршрутизатор, или напрямую к интернет-провайдеру. Так же отсутствие интернета для IPv4 можно наблюдать как в новой Windows 10, так и в Windows 8 и Windows 7. Решения будут универсальными для всех ОС, компьютеров, ноутбуков. Открыв «Состояние» своего подключения к интернету (беспроводное соединение, или Ethernet), скорее всего увидим статус без доступа к интернету, или сети (рисунок 16).



Рисунок 16 - «Состояние» подключения к интернету
Для начала выполним несколько несложных рекомендаций, и попытаюсь определить причину:

• 
  перезагрузка компьютера, или ноутбука. Именно перезагрузка, а не выключение;
  
• 
  если подключение через роутер, то перезагружаем роутер, полностью отключив питание на минуту;
  
• 
  вспоминаю, что делал перед тем, как интернет перестал работать, а возле IPv4 появился статус без доступа к интернету. Это очень важно. Может менял какие-то настройки, или что-то установил;
  
• 
  если интернет подключен напрямую к компьютеру (без маршрутизатора и модема), то при возможности подключаем его к другому компьютеру. Не исключено, что проблема у интернет-провайдера;
  
• 
  если установлен роутер, и интернет не работает ни на одном устройстве, которое подключено через него, то причина в самом роутере, или провайдере. Если же интернет не работает только на одном компьютере, значит ищем причину на нем;
  
• 
  временно отключаем антивирус.
  

---