Κεφάλαιο 7: Διαδικτύωση-Internet Μάθημα 7.6: Διευθυνσιοδότηση

Εισαγωγή Η διεύθυνση μιας συσκευής προσδιορίζει το πού βρίσκεται μια συσκευή (φυσική ή λογική θέση στο δίκτυο). Το (συμβολικό) όνομα μιας συσκευής ή ενός δικτύου προσδιορίζει την ίδια τη συσκευή ή το δίκτυο. Η διαδρομή είναι το μονοπάτι που πρέπει να ακολουθήσει ένα αυτοδύναμο πακέτο για να φτάσει στον προορισμό του.

Εισαγωγή (συνέχεια) Η διαδικασία που ακολουθείται είναι: Προσδιορίζεται ο παραλήπτης με ένα όνομα. Το όνομα μετατρέπεται από το σύστημα στην αντίστοιχη διεύθυνση. Τέλος, καθορίζεται το μονοπάτι ώστε να φτάσει το πακέτο στον προορισμό.

Διευθύνσεις MAC (περιγραφή) Κάθε συσκευή συνδεδεμένη σε ένα δίκτυο έχει μια φυσική διεύθυνση (διεύθυνση υλικού). Η φυσική διεύθυνση είναι μοναδική για κάθε συσκευή. Η διεύθυνση αυτή συνήθως είναι ενσωματωμένη στην κάρτα δικτύου κάθε υπολογιστή από τον κατασκευαστή της. Οι διευθύνσεις αυτές (στα τοπικά δίκτυα) χαρακτηρίζονται και ως διευθύνσεις MAC (Media Access Control) και σχετίζονται με το υποεπίπεδο Ελέγχου Προσπέλασης στο Μέσο (υποεπίπεδο MAC).

Ρόλος υποεπιπέδου MAC Στον παραλήπτη στο υποεπίπεδο MAC αναλύονται τα εισερχόμενα πακέτα (πλαίσια) και ελέγχεται η διεύθυνση MAC προορισμού. Αν αυτή η διεύθυνση MAC αντιστοιχεί στη διεύθυνση MAC του παραλήπτη, τότε το πακέτο ανεβαίνει στα ανώτερα επίπεδα, αλλιώς αγνοείται. Το γεγονός ότι ο έλεγχος γίνεται στο πιο χαμηλό επίπεδο (κάρτα δικτύου) βοηθά ώστε να μην περνάει πλήθος πακέτων προς τα ανώτερα επίπεδα τα οποία δεν προορίζονται για την συγκεκριμένη συσκευή.

Μήκος διεύθυνσης MAC Το μήκος μιας διεύθυνσης MAC εξαρτάται από το δίκτυο, αλλά συνήθως είναι 48 bits (όσο στο τοπικό δίκτυο Ethernet).

Ανάθεση διευθύνσεων MAC Τις φυσικές διευθύνσεις παγκοσμίως τις «δίνει» το Ινστιτούτο Ηλεκτρολόγων και Ηλεκτρονικών Μηχανικών (ΙΕΕΕ). Το ΙΕΕΕ αναθέτει σε κάθε οργανισμό (ή εταιρεία) που κατασκευάζει κάρτες δικτύου μια ταυτότητα μήκους 24 bits που ονομάζεται OUI (ταυτότητα οργανισμού). Τα υπόλοιπα 24 bits (από τα 48 bits συνολικά) χρησιμοποιούνται και διανέμονται από τον ίδιο τον οργανισμό ή εταιρεία στις κάρτες δικτύου που κατασκευάζει. !O IEEE μπορεί σε ένα οργανισμό η εταιρεία αν του τελειώσουν τα 24 bits που του δίνονται να του δώσει και δεύτερο OUI.

Διευθύνσεις ΜΑC (Ethernet) (Μορφή) I/G U/L Φυσική Διεύθυνση Υποδικτύου Τοπικά ανατιθέμενη 1 bit 22 bit 24 bit Δομή της φυσικής διεύθυνσης OUI -Το πιο αριστερό bit (περισσότερο σημαντικό) δείχνει αν η διεύθυνση είναι ατομική (Ι) ή ομαδική (G). Αν είναι 0: διεύθυνση ατομική (ανήκει σε μία κάρτα δικτύου). Αν είναι 1: διεύθυνση ομαδική (σύνολο διευθύνσεων για το οποίο απαιτείται περαιτέρω ανάλυση). -Το δεύτερο από αριστερά bit (U/L) δείχνει ποιος έχει «δώσει» τη διεύθυνση. Αν είναι 0: ΙΕΕΕ. Αν είναι 1: τοπικός οργανισμός. - Τα επόμενα 22 bits δείχνουν τη Φυσική Διεύθυνση υποδικτύου του Οργανισμού. - Τα τελευταία 24 bits τα διαχειρίζεται ο κάθε οργανισμός.

Διευθύνσεις IP (επιπέδου δικτύου) Μήκος διεύθυνσης IP = 32 bits. Η διεύθυνση IP προσδιορίζει τη θέση-σύνδεση μιας συσκευής στο δίκτυο, όχι την ίδια τη συσκευή. Μια συσκευή (π.χ. δρομολογητής) που συνδέεται σε πολλά δίκτυα έχει πολλές διευθύνσεις IP.

Διευθύνσεις IP (συνέχεια) 11001100001010100011111010100011 Στην πράξη η διεύθυνση IP χωρίζεται σε 4 ομάδες των 8 bits η κάθε ομάδα, οι ομάδες αυτές χωρίζονται μεταξύ τους με τελεία: 11001100.00101010.00111110.10100011 και στη συνέχεια μετατρέπονται οι ομάδες στο δεκαδικό σύστημα: 196.42.62.163 !Δεκαδική μορφή με τελείες (dotted decimal notation) των διευθύνσεων IP Οι λόγοι που γίνεται η μετατροπή είναι: 1) η ευκολότερη απομνημόνευση από τους ανθρώπους των διευθύνσεων IP και 2) η ιεράρχηση των διευθύνσεων IP. Δηλαδή ένα δίκτυο χωρίζεται σε μικρότερα δίκτυα (υποδίκτυα) (π.χ. δίκτυο 196, υποδίκτυο 42, υποδίκτυο 62, υπολογιστής 163). 1

Μορφής διεύθυνσης IP H διεύθυνση IP αποτελείται από 2 μέρη: - Το Δίκτυο (Network ID-ΝΕΤ ID): Προσδιορίζει το φυσικό δίκτυο στο οποίο συνδέεται ο υπολογιστής. - Τον Υπολογιστή (Host ID): Προσδιορίζει τον υπολογιστή που συνδέεται στο προηγούμενο φυσικό δίκτυο. Δίκτυο Υπολογιστής Δομή διεύθυνσης ΙΡ !Το μήκος αυτών των 2 μερών-τμημάτων δεν είναι σταθερό αλλά μεταβάλλεται.

Ανάθεση διευθύνσεων IP Τις διευθύνσεις ΙΡ τις «δίνει» σε παγκόσμιο επίπεδο ένας οργανισμός που λέγεται NIC (Network Information Center-Κέντρο Πληροφορίας Δικτύου).

Κλάσεις διευθύνσεων IP Υπάρχουν 5 κλάσεις (τάξεις, κατηγορίες) διευθύνσεων ΙΡ οι: A, B, C, D και Ε. Διακρίνονται ανάλογα με την τιμή των 4 πρώτων bits από τα 32 bits της διεύθυνσης ΙΡ.

Κλάση Α: -Το αριστερότερο bit έχει τιμή 0. -Τα επόμενα 7 bits χρησιμοποιούνται για τo Δίκτυο. -Τα επόμενα 24 bits χρησιμοποιούνται για τον υπολογιστή. - Μπορεί να υπάρχουν  128 (27) δίκτυα με 16.777.216 (224) υπολογιστές το καθένα. - Χρησιμοποιείται για δίκτυα με πολλούς υπολογιστές (μεγάλα δίκτυα).

Κλάση Β: -Το δύο αριστερότερα bit έχουν τιμή 10. -Τα επόμενα 14 bits χρησιμοποιούνται για τo Δίκτυο. -Τα επόμενα 16 bits χρησιμοποιούνται για τον υπολογιστή. - Μπορεί να υπάρχουν  16384 (214) δίκτυα με 65536 (216) υπολογιστές το καθένα. - Χρησιμοποιείται για μεσαία δίκτυα.

Κλάση C: -Τα τρία αριστερότερα bit έχουν τιμή 110. -Τα επόμενα 21 bits χρησιμοποιούνται για τo Δίκτυο. -Τα επόμενα 8 bits χρησιμοποιούνται για τον υπολογιστή. - Μπορεί να υπάρχουν  2.097.152 (221) δίκτυα με 256 (28) υπολογιστές το καθένα. - Χρησιμοποιείται για πολλά μικρά δίκτυα.

Κλάση D: -Τα τέσσερα αριστερότερα bit έχουν τιμή 1110. -Τα επόμενα 28 bits προσδιορίζουν ομαδική διεύθυνση. - Ομαδική διεύθυνση (multicast address): Διεύθυνση ομάδας υπολογιστών.

Κλάση Ε: - Τα 4 αριστερότερα ψηφία έχουν τιμή 1111. - Προορίζεται για μελλοντική χρήση

Μορφή σε δεκαδική μορφή με τελείες των διευθύνσεων IP κλάσης Α: - Παίρνει τη μορφή Δίκτυο.Υπολογιστής.Υπολογιστής. Υπολογιστής. - Π.χ. 124.2.11.101 Δίκτυο Υπολογιστής

Μορφή σε δεκαδική μορφή με τελείες των διευθύνσεων IP κλάσης Β: - Παίρνει τη μορφή Δίκτυο.Δίκτυο.Υπολογιστής. Υπολογιστής. Δίκτυο Υπολογιστής Π.χ. 132.2.15.79

Μορφή σε δεκαδική μορφή με τελείες των διευθύνσεων IP κλάσης C: - Παίρνει τη μορφή: Δίκτυο.Δίκτυο.Δίκτυο.Υπολογιστής Π.χ. 192.3.21.12 Δίκτυο Υπολογιστής

Κλάσεις D, Ε (διάκριση από το πρώτο πεδίο μιας διεύθυνσης IP σε δεκαδική μορφή με τελείες) Αν μια διεύθυνση IP στο 1ο από αριστερά πεδίο έχει τιμή 224-239 ανήκει στην κλάση D. - Αν μια διεύθυνση IP στο 1ο από αριστερά πεδίο έχει τιμή 240-255 ανήκει στην κλάση E.

Υποδίκτυα, μάσκα υποδικτύου (Διευθυνσιοδότηση υποδικτύου) Ο NIC δίνει σε ένα μεγάλο οργανισμό μια διεύθυνση IP κάποιας κλάσης (π.χ. 128.6). Ο οργανισμός χρησιμοποιεί μέρος (π.χ. μήκους 2 bits) του τμήματος υπολογιστή για να προσδιορίσει τα διάφορα υποδίκτυα του. Δίκτυο (π.χ. 16 bits - 128.6) Υποδίκτυο (π.χ 2 bits – 4 ή 5) Υπολογιστής (π.χ. 14 bits -10)

Μάσκα υποδικτύου Σειρά από 32 bits. Τα 1 δηλώνουν ποια bits της διεύθυνσης IP χρησιμοποιούνται για το υποδίκτυο. Η πράξη AND (λογικό ΚΑΙ) μεταξύ μάσκας υποδικτύου και διεύθυνσης IP μας δίνει τη διεύθυνση υποδικτύου. Π.χ. 11111111 11111111 11000000 00000000 AND 11010000 01010101 01011010 10101100 _________________________________________ 11010000 01010101 01000000 00000000 (208.85.64.0)

Ειδικοί τύποι διευθύνσεων IP 255.255.255.255: Όλοι οι υπολογιστές του (τοπικού) δικτύου. Υποδίκτυο.11….1: Όλοι οι υπολογιστές του συγκεκριμένου υποδικτύου. Π.χ.: 127.255.255.255: Όλοι οι υπολογιστές του δικτύου 127. 147.10.255.255: Όλοι οι υπολογιστές του δικτύου 147.10. Δίκτυο Υπολογιστής

Διευθυνσιοδότηση χωρίς κλάσεις ( σύστημα CIDR- Ανεξαρτήτου Κλάσεων Δρομολόγηση Υπερ-περιοχών) O NIC δίνει σε ένα ISP μια διεύθυνση IP κάποιας κλάσης (π.χ. κλάσης C 207.13.1.xxx). O ISP δίνει στους συνδρομητές του διευθύνσεις IP, όπου χρησιμοποιείται ο συμβολισμός CIDR.

Συμβολισμός CIDR - Π.χ.: 207.13.1.48/25. Δίπλα στη διεύθυνση IP υπάρχει το σύμβολο /25 που λέγεται πρόθεμα. Δείχνει πόσα bits της διεύθυνσης χρησιμοποιούνται για το δίκτυο (στη συγκεκριμένη περίπτωση 25) και πόσα για τον υπολογιστή (στη συγκεκριμένη περίπτωση 32-25=7) - Στο παράδειγμα της προηγούμενης διαφάνειας ο ISP μπορεί να δώσει στον 1ο συνδρομητή του τις διευθύνσεις 207.13.1.0/25, ενώ στο δεύτερο τις διευθύνσεις 207.13.1.128/15 (το πολύ 128 υπολογιστές στο δίκτυο του κάθε συνδρομητή).

Πλεονεκτήματα διευθυνσιοδότησης υποδικτύου και διευθυνσιοδότησης CIDR Καλύτερη εκμετάλλευση του διαθέσιμου χώρου διευθύνσεων IP. Μικρότεροι πίνακες δρομολόγησης  Καλύτερη και ποιο γρήγορη δρομολόγηση.