IP címzés, címtartományok felosztása

Bevezetés

A korábbi gyakorlatokon nagyrészt a felsőbb rétegekkel, azaz az Alkalmazási és Szállítási réteggel foglalkoztunk. A mai alkalommal átlépünk a következő rétegbe, a hálózati rétegbe és annak uralkodó protokolljával, az IP-vel foglalkozunk. A mostani anyagban ennek a protokollnak a címzési módjával, az IP címekkel fogunk foglalkozni. Megnézzük, hogyan épül fel egy IP cím, milyen részei vannak, és ezek mire használatosak.

Jelenleg a világon két IP szabványt használnak: a jelenleg széles körben használt IPv4-et és a mostanában elterjedő IPv6-ot. Ezen gyakorlat során csak az IPv4 változatot fogjuk részletesebben átvenni.

IPv4 címek

A hálózaton a számítógépeket egy egyedi cím, az IP cím azonosítja. Minden gépnek van legalább egy címe, de egy gépnek több címe is lehet (pl. minden szolgáltatásá-nak egy-egy), illetve egyes címekhez több gép is tartozhat (céges hálózat), valamint egy gépnek lehet mindig másik címe (dinamikus IP). Az IPv4 4 bájton (32 biten), az IPv6 címek pedig 128 biten tárolódnak.

Az IPv4 címek 32 bites bináris számok, de mivel ez az alak az ember számára nehezen értelmezhető, így a könnyebb átláthatóság kedvéért fel szoktuk bontani nyolcas csoportokra (oktett), így kapunk 4db egy bájtos számot. Majd ezeket egyenként átváltjuk decimális számokra. A lenti ábrán szemléletesen is látható ez az átváltás.

Alhálózatok

Vegyünk egy nagyvállalatot, amelyben több ezer állomás van a céges hálózatban. Ennek kiszolgálására tulajdonképpen megfelelne egy B osztályos IP cím, de a szer-vezetben több probléma is felléphet.

Először is, feltételezhetjük, hogy nincs egy helyen az összes számítógép, és va-lószínűleg valamilyen hierarchiát akarnak cégen belül kialakítani. Másodszor, egy ekkora hálózaton rengeteg szórásos üzenet haladhat végig, ami ilyen mértékben igen leterhelheti a hálózatot. Ezért az IP cím kezeléséért felelős szervezet (IETF) úgy határozott, hogy megengedi, hogy néhány extra bitet a hostok részéről elve-gyenek, és egy úgynevezett alhálózati azonosítóként használják. Az alábbi ábrán egy C osztályos IP cím egy lehetséges felbontása látható.

Annak érdekében, hogy szemmel is viszonylag könnyen és pontosan be lehes-sen határolni egy IP címet, egy külön jelölést vezettek be: a cím után odaírják egy perjellel elválasztva, hogy hány bit alkotja az alhálózati maszkot, tehát hány bit jelöli a hálózatot és az alhálózatot. Pl. 192.168.11.24/26 azt jelenti, hogy 24 a hálózat, 2 az alhálózat és 6 a hostok címzésére szánt bitek száma.

Az alhálózatra bontás technikájával nem csak a címeket osztottuk fel, hanem létrehoztunk mindegyik tartományban újabb különleges címeket is, mint például a hálózatot jelölő csupa nullás, vagy a szórási cím csupa egyes címei.

Hálózattervezés Packet Tracerben

Szükséges lépések

1. Tervezzük meg a hálózatunk vázlatát (akár papíron, akár Packet Tracerben), és döntsük el, hogy hány alhálózatra van szükségünk.
2. Írjuk le, hogyan fognak kinézni az IP címek, mi lesz az alhálózati maszk, illetve milyen részekre darabolják a hostok címtartományát.
3. Tervezzük meg a hálózaton az egyes interfészek portjainak kiosztását.
4. Építsük meg, és konfiguráljuk a hálózatot. Ha nagy hálózattal találkozunk, azt is bontsuk részekre, és úgy implementáljuk.

A hálózat tervezett felépítése

A mostani példánkban egy router lesz, majd ahhoz egy-egy switchen keresztül gépek csatlakoznak. A hálózat tervezett felépítése az alábbi ábrán látható.

Itt két alhálózatra lesz szükségünk:

• PC0,PC1 és Router0 között
• Router1 és PC2,PC3 között

Ezért egy bitet fogunk felhasználni az alhálózatok számára, mivel egy biten két alhálózatot meg tudunk címezni, ezek pedig: 0, 1.

Az alhálózatok kiosztása

A hálózatunk legyen C osztályú, ami azt jelenti, hogy összesen 8 bit használható fel az egyes állomások címzésére. Ebből egy bit lesz az alhálózat azonosítója. Végső soron egy általános IP címünk a következő lesz: 192.168.1.2/25

Amely tehát azt jelenti, hogy egy C osztályos IP cím, amely egy extra bitet foglal el az alhálózatok címzésére, így összesen 25 bit jut a hálózatunk jelölésére. Az ehhez tartozó alhálózati maszk (255.255.255.128) bináris ábrázolása: 11111111 11111111 11111111 10000000

Ebből következően, mivel a legkisebb helyi értékű egyes értéke 128, az egyes alhálózatok 128 gépet engednek meg. Más szavakkal a 0-255 tartományt 2 egyenlő részre osztjuk fel a két alhálózat számára, így a következő intervallumokra bomlanak az alhálózatok hostjainak IP címei:

Alhálózat jelölő bitek	A kiosztható intervallum	A hálózatot jelölő cím	Szórási cím
0	0 - 127	0	127
1	128 - 255	128	255

graph LR
  A{192.168.1.0 - 255};
  A --> B[192.168.1.0 - 127]
  B --> C[Szórási cím: 127];
  B --> D[Hálózat cím: 0];

  A --> E[192.168.1.128 - 255];
  E --> F[Hálózat cím: 128];
  E --> G[Szórási cím: 255];

  D --> H[Közös cím: 128];
  F --> H;

Ahogy korábban is említettük, a különleges címeknél figyelembe kell venni az alhálózatokat. Tehát például a 128 azért lesz hálózatot jelölő cím, mert a bináris ábrázolása 10000000, ahol az első számjegy az alhálózaté, amit ilyenkor nem veszünk figyelembe, viszont a hostoknál csupa nulla szerepel. Hasonló módon, ha a 0-át ábrázoljuk, 00000000 jön ki, és itt is csak a hostokra eső helyi értékeket kell figyelembe venni.

A portok kiosztása és a megtervezett hálózat

Már csak az maradt hátra, hogy alkalmazzuk ezt a felépített hálózatunkra. Az alábbi ábrán látható, hogyan kerültek kiosztásra az IP címek. Az elején érdemes megállapítanunk, hogy minden maszk, 255.255.255.128. A routerhez a két switch az Fa0/0-ás porton és az Fa0/1-es porton kapcsolódnak, a PC-k felé pedig az Fa0/1 és az Fa1/1 portok néznek.