Dodatek B Adresowanie IP
Protokół TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) jest dobrym rozwiązaniem dla budowany małych i średnich sieci. Mimo, że jest on trudny w konfiguracji to jak już nauczysz się radzić z nim, będziesz zadowolony z jego działania. TCP/IP jest efektywnym protokołem przyspieszającym działanie twojej sieci. System Windows zawiera wszystkie składniki potrzeba do instalacji i konfiguracji protokołu TCP/IP w Twojej sieci.
Mówiąc bardziej precyzyjnie TCP/IP jest zestawem protokołów stworzonym przez rządową agencję ARPA pod koniec lat 70. Każdy ze składników zestawu TCP/IP jest szybkim i efektywnym protokołem dla sieci rozległych i lokalnych.
TCP/IP działa z wieloma różnymi platformami sprzętowymi i programowymi. Możesz go używać na maszynach z systemem UNIX, komputerach Macintosh i PC z systemami Windows, NetWare, OS/2 i innymi. Wielu producentów oferuje produkty współpracujące z TCP/IP ponieważ jest to popularny protokół.
UWAGA
Najczęściej wykorzystywaną technologią sieci lokalnych łączoną z TCP/IP jest Ethernet. Jeżeli używasz sieci wykorzystujących linie telefoniczne lub technologie bezprzewodowe upewnij się, że będą one współpracować z TCP/IP.
TCP/IP jest szczególnie ważny obecnie, ponieważ umożliwia łatwe łączenie sieci lokalnych z Internetem, tworzenie prywatnych intranetów i łączenie ich za pomocą połączeń VPN w celu tworzenia dużych sieci prywatnych. Połączenia VPN używają Internetu jako podstawy umożliwiającej komunikacje pomiędzy sieciami prywatnymi. Połączenie VPN może na przykład łączyć ze sobą dwie lub więcej sieci korporacyjnych znajdujących się na dwóch krańcach świata. Extranet to sieć korporacyjne rozciągająca się na Internet i pozwalająca na kontakty z partnerami i klientami na całym świecie.
Mimo że większość dyskusji przedstawia protokół TCP/IP w kontekście sieci Internet, to możesz go także używać w sieci domowej i firmowej. Po prostu skala zastosowania będzie mniejsza.
TCP/IP pozwala wielu komputerom na wspólne komunikowanie się w sieci. Jeżeli sieć lokalna używa TCP/IP to możesz podłączyć ją do Internetu za pomocą routera. Router to inteligentne urządzenie łączące ze sobą segmenty sieci. Zajmują się one przenoszeniem pakietów IP przez całą sieć.
Internet jest dużą siecią łączącą wiele serwerów i komputerów osobistych za pomocą routerów. Komunikację pomiędzy tymi wszystkimi systemami zapewnia wspólne używanie zestawu protokołów TCP/IP. Dla komunikujących się komputerów routery są urządzeniami przeźroczystymi, więc zachowują się one jakby były w jednej dużej sieci.
Jest to jeden z protokołów wchodzących w skład zestawu TCP/IP pozwalający na przesyłanie danych pomiędzy komputerami w sieci. Jest to protokół routowalny, więc pozwala na przesyłanie pakietów przez routery. Pakiety zawierają same dane oraz informacje koniecznie do ich poprawnego przesłania (na przykład adres źródłowy i docelowy). Pakiet zawiera wszystkie informacje konieczne do bezbłędnego przesłania go do celu.
Protokół IP wybiera dla przesyłanych pakietów drogę o najmniejszy koszcie (na przykład najszybszą). Reguluje on przesyłanie pakietów na podstawie ich adresów. Charakterystyka tego protokołu sprawia, że pakiety mogą dotrzeć do celu w zmienionej kolejności, lub mogą do niego nie dotrzeć wcale.
Protokół TCP (Transmission Control Protocol) jest protokołem znajdującym się powyżej protokołu IP. Zapewnia on połączenie pomiędzy dwoma programami pracującymi na dwóch różnych komputerach w sieci.
Protokół TCP używa do przesyłania swoich segmentów protokołu IP. IP nie gwarantuje przekazania pakietów i ich odpowiedniej kolejności. To zadanie protokołu TCP, który gwarantuje bezbłędne przekazanie każdego bajta danych. Poszczególne pakiety są sprawdzane pod kątem zawierania błędów. Pakiety zawierające błędy muszą być wysłane ponownie, uszkodzone pakiety są odrzucane.
Protokół UDP (User Datagram Protocol) jest podobny do TCP, ponieważ dzieli dane na segmenty i wysyła je przez protokół IP. UDP jest prawdę powiedziawszy uproszczoną wersją TCP. TCP gwarantuje dotarcie danych do celu, a UDP takich gwarancji nie daje.
UDP jest obecnie używany przez wiele różnych programów. Na przykład Protokół SNMP wykorzystuje UDP to przesyłania swoich danych. Protokół SNMP (Simple Network Management Protocol) służy do zarządzania i monitorowania sieci.
Oto niektóre protokoły wchodzące w skład zestawu protokołów TCP/IP:
· Protokół PPP (Point-to Point Protocol) pozwala na połączenia pomiędzy zdalnymi sieciami lub pojedynczymi węzłami (komputerami, routerami i innymi).
· Protokół SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) służy do przekazywania poczty elektronicznej.
· Protokół FTP (File Transfer Protocol) służy do przesyłania plików.
· Protokół SMB (Server Message Block) pozwala na udostępnianie zasobów sieciowych.
· Protokół NFS (Network File System) pozwala na udostępnianie zasobów i urządzeń sieciowych.
· Protokół TELNET służy do emulacji terminala i pracy na zdalnym komputerze.
· Protokół ARP (Address Resolution Protocol) służy do zamiany 32-bitowego adresu IP na adres fizyczny (na przykład 48-bitowy adres Ethernet).
Adres Ethernet jest także nazywany adresem MAC. Jest to liczba zapisywana jako 12 cyfr szesnastkowych, na przykład 0080001021ef. Dla zwiększenia przejrzystości można także tą liczbę zapisać w następującym formacie: 0:80:0:1:21:ef. Adres MAC jest niepowtarzalny dla każdej karty sieciowej, ale nie określa, gdzie dany komputer się znajduje.
· Protokół RARP (Reverse Address Resolution Protocol) służy do zamiany adresów fizycznych na adresy IP.
· Protokół ICMP (Internet Control Message Protocol) pozwala na diagnozowanie połączeń TCP/IP.
· Protokół IGMP (Internet Group Management Protocol) służy do rozgłaszania danych do określonych grup odbiorców.
Niektóre protokoły zestawu TCP/IP są jednocześnie aplikacjami. Tak jest w przypadku protokołów FTP, TELNET, SNMP.
Model OSI (Open Systems Interconnect) organizacji standaryzacyjnej ISO (International Standards Organization) stanowi odniesienie, względem którego są tworzone standardy sieciowe.
Warstwowa architektura zestawu protokołów TCP/IP dobrze wpisuje się w model OSI. Przez wszystkie warstwy modelu OSI, od 7. do 2. przesyłane dane są przetwarzane przez kolejne protokoły zestawu TCP/IP.
Siedmiowarstwowy model OSI definiuje komunikację pomiędzy komputerami w sieci. Oto omówienie każdej z warstw:
· Warstwa 1. Warstwa fizyczna definiuje okablowanie.
· Warstwa 2. Warstwa łącza danych kontroluje przepływ danych przez karty sieciowe.
· Warstwa 3. Warstwa sieciowa definiuje routing i zapewnia dostarczenie danych do właściwego odbiorcy.
· Warstwa 4. Warstwa transportowa określa sprawdzanie błędów i kontrolę przepływu.
· Warstwa 5. Warstwa sesji utrzymuje połączenie pomiędzy komputerami na czas przesyłania danych. Pełni ona także funkcje bezpieczeństwa i administracyjne.
· Warstwa 6. Warstwa prezentacji zajmuje się dostarczaniem danych we właściwym formacie.
· Warstwa 7. Warstwa aplikacji określa sposób w jaki aplikacja komunikuje się z siecią.
Adresowanie IP zostało zatwierdzone jako standard w roku 1981. Jego specyfikacja wymaga, aby każdy komputer w sieci używał niepowtarzalnego, 32-bitowego adresu. Systemy wymagając adresu IP to serwery, klienty, routery, bramy i inny sprzęt sieciowy. Na przykład router łączący dwa segmenty sieci wymaga dwóch adresów IP (po jednam na każdy segment sieci).
Adresy w sieci Internet są przydzielane przez InterNIC (Internet Network Information Center). Zapewnia to ich niepowtarzalność.
Adres IP identyfikuje w sieci komputer lub inny węzeł (router, drukarkę, serwer lub inny). Każdy adres w sieci musi być niepowtarzalny.
Adres IP liczba dwójkowa zapisywana jako ciąg czterech liczb dziesiętnych. Zapis ten jest określany mianem kropkowego zapisu dziesiętnego (dotted decimal). Na przykład adres serwera WWW firmy Microsoft w tej konwencji będzie miał postać 207.46.131.137. Poszczególne liczby reprezentują postać dziesiętną każdego z bajtów.
Adres IP składa się z dwóch części: adresu sieci i adresu hosta w obrębie sieci. Adres sieci określa położenie sieci w której znajduje się komputer, a adres komputer wskazuje na konkretną maszynę w sieci. W przypadku firmy Microsoft 207.46 określa adres sieci, a 131.137 adres komputera. Z tego wynika, że sieć tej firmy jest klasy B (patrz kolejny podrozdział).
Najwyższa wartość każdej liczy adresu IP to 255, ponieważ jest to największa wartość jaką można wyrazić za pomocą bajta.
Adres IP są podzielone na pięć klas. Obecnie używane są adresy klas A, B i C. Oto opis każdej z klas:
· Klasa A jest używana w przypadku dużych sieci. Pierwszy człon adresu IP dla klas A zawiera się w przedziale od 1 do 126. Sieci klasy A mają 8-bitowy przedrostek sieci, więc czasami są opisywane oznaczeniem /8.
· Klasa B jest używana dla sieci średniej wielkości. Pierwszy człon adresu IP dla klas B zawiera się w przedziale od 127 do 191. Sieci klasy B mają 16-bitowy przedrostek sieci, więc czasami są opisywane oznaczeniem /16.
· Klasa C jest używana dla mniejszych sieci. Pierwszy człon adresu IP dla klas C zawiera się w przedziale od 192 do 233. Sieci klasy C mają 24-bitowy przedrostek sieci, więc czasami są opisywane oznaczeniem /24.
· Klasa D nie jest używana prze sieci, ponieważ skupia ona w sobie różne adresy grupowe i rozgłoszeniowe.
· Klasa E o wartościach pierwszej części adresu powyżej 233 służy calom eksperymentalnym.
Wszystkie adresy klas A zostały już przydzielone uniwersytetom i firmom. Adresy klasy B są przydzielane firmom i instytucjom posiadającym przynajmniej 4 000 komputerów. Jeżeli będziesz się starał o adresy IP to najprawdopodobniej otrzymasz klasę C.
Każda klasa określa ramy w których musi się z zawierać 32-bitowy adres hosta. W przypadku klasy C pierwsze trzy oktety są zarezerwowane na adres sieci, a jedynie ostatni może reprezentować adres hosta. Jeżeli InterNIC przydzieli Ci adres klasy C, to będzie on miał już trzy pierwsze oktety zdefiniowane. Ostatniemu oktetowi możesz już sam nadać numery od 1 do 254. Każdy z numerów powinien zostać przypisany do jednego węzła Twojej sieci. Z tego wynika, że posiadając klasę C możesz umieścić w Internecie 254 hosty.
Maska podsieci jest częścią systemu adresowania IP. Maska podsieci dzieli sieć na segmenty i umożliwia komputerom komunikację pomiędzy segmentami. Podstawowym celem dzielenia sieci pod segmenty jest jej logiczny podział na mniejsze części.
Maska podsieci jest 32-bitowym adresem przesłaniającym część adresu IP i w ten sposób dzielącym go na adres sieci i adres hosta. Wszystkie sieci muszą używać maski podsieci, nawet jeżeli nie są podłączone do innych sieci. Jeżeli sieć nie jest podzielona na segmenty, to używana jest domyśla maska podsieci. Zależy ona od przyjętej klasy IP:
· Sieci klasy A używają maski podsieci 255.0.0.0.
· Sieci klasy B używają maski podsieci 255.255.0.0.
· Sieci klasy C używają maski podsieci 255.255.255.0.
Brama jest mostem pomiędzy dwoma częściami sieci używającymi różnych technologii. Przez bramę przechodzi ruch pomiędzy połączonymi nią częściami sieci. Brama jest połączeniem odpowiedniego sprzętu i oprogramowania, może ona tworzyć na przykład połączenie pomiędzy siecią lokalną i rozległą.
Brama jest zwykle używana do łączenia dwóch sieci używających różnych protokołów sieciowych. Konieczność tłumaczenia pakietów czyni bramę wolniejszą od routera lub mostu. Barana musi mieć swoje własne adresy IP.
Prawie każdy adres w Internecie ma swoją nazwę domeny, na przykład microsoft.com. Nazwy domenowe są łatwiejsze do zapamiętania niż adresy IP.
Adresy IP są trudne do zapamiętania, więc do identyfikacji komputerów w sieci używane są nazwy domenowe. Na przykład nazwa domeny firmy Microsoft to microsoft.com. Zwykle nazwy te zaczynają się od nazwy www oznaczającej serwer WWW, na przykład www.microsoft.com. Mogą istnieć także inne nazwy serwerów, takie jak w2. Jeżeli nie podamy nazwy serwera w obrębie domeny, to zostaniemy skierowani do domyślnego serwera danej domeny.
PORADA
Nazwy domenowe są pisane od najbardziej szczegółowego elementu (nazwa hosta) do najmniej szczegółowego (nazwa domeny stojącej najwyżej w hierarchii). Każdy element nazwy jest oddzielony od innych kropką ( . ).
Druga część nazwy domenowej to nazwa organizacji, firmy, produktu lub inna chwytliwa nazwa. Na przykład nazwa Microsoft nadaje się idealnie na nazwę domeny dla tej firmy.
Trzecia część nazwy określa zwykle nazwę organizacji lub kraju. Na przykład nazwa com oznacza organizacje komercyjne. Oto nazwy innych domen najwyższego rzędu:
· gov oznacza domenę rządową
· mil oznacza domenę wojskową
· net oznacza ogranicza zajmującą się siecią
· org oznacza organizacje nie nastawione na zysk
· edu oznacza organizacje edukacyjne
Inne elementy nazwy domenowej to na przykład kod kraju. Jest on używany jeżeli host znajduje się poza Stanami Zjednoczonymi. Na przykład uk oznacza Wielką Brytanie, a it Włochy.
Nazwy domenowe są wykorzystywane przez adres URL (Uniform Resource Locator). Adres URL jednoznacznie identyfikuje w sieci usługę i hosta.
Adres URL do serwera WWW firmy Microsoft jest następujący http://www.microsoft.com/. Jeżeli chcesz z danej strony pobrać określony dokument musisz podać bardziej szczegółowy adres http://support.microsoft.com/support/index.htm.
Litery http oznaczają protokół Hypertext Transfer Protocol. Protokół ten służy do przesyłania dokumentów tworzących strony WWW. W przypadku większości nowszych przeglądarek WWW nie musisz dodawać liter http przed adresem, ale ich dodanie nie szkodzi.
W powyższym przykładowym adresie URL serwer nie posiada nazwy z identyfikatorem www tylko support.microsoft.com. Następnie występuje ciąg identyfikujący konkretny dokument html.. Czasami serwer pozwala na przeglądanie zawartości swoich katalogów, a czasami nie, Nie ma na to reguły.
System DNS (Domain Name System) służy do kojarzenia adresów IP z nazwami domen. Gdy wpiszesz w przeglądarce adres URL generuje to zapytanie do serwera DNS. Serwer taki utrzymuje bazę danych zawierającą skojarzone adresy IP i nazwy. Serwer DNS odnajduje adres IP odpowiadający adresowi URL i zwraca odpowiedź do komputera, który wygenerował zapytanie. Proces ten nazywa się rozwiązywaniem nazwy.
Serwery DNS znajdują się na uczelniach, w sieciach korporacyjnych, a nawet na małych sieciach lokalnych. Także większość dostawców Internetu posiada swoje własne serwery DNS.
Serwery DNS są podzielone na domeny, które określają poziomy odpowiedzialności. Na samym szczycie znajduje się gówna domena (root) zawierająca takie domeny jak com, edu, org i inne.
W obrębie domen najwyższego rzędu znajdują się domeny niższego rzędu. Domeny niższego rzędu składają się z kolejnych domen (jeszcze niższego rzędu) i hostów. Na przykład microsoft.com jest domeną drugiego rzędu. Pod domeną microsoft.com może być na przykład ftp.microsoft.com. A na przykład hostem domeny microsoft.com może być support (co daje pełną jego nazwę support.microsoft.com).
Każdy serwer nazw przechowuje adresy hostów należących do jego domeny. Ponieważ na on autoryzacje (authority) danej domeny, więc może odpowiadać na zapytania o nazwy pochodzące z tej domeny. Jeżeli serwer nazw nie posiada szukanego wpisu, bo nie pochodzi on z jego strefy to przekazuje zapytane do serwera zarządzającego nazwami w strefie wyższego rzędu.
Możesz użyć TCP/IP jeżeli chcesz podłączyć sieć LAN do Internetu, gdy chcesz stworzyć lokalny internet lub gdy chcesz zwiększyć wydajności sieci. Możesz także używać TCP/IP ponieważ jest on kompatybilny z dużą ilością sprzętu i oprogramowania, lub gdy chcesz z nim eksperymentować.
Opcje protokołu TCP/IP mogą się na początku wydawać zniechęcające, ale w rzeczywistości łatwo je opanować. Możesz rozpocząć konfigurowanie protokołu TCP/IP od łączenia z Internetem, lub od próbowania go w sieci domowej.
Protokół DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) służy do automatycznego przydzielania adresów IP do komputerów. Serwery DHCP są zwykle używane w instytucjach mających duże sieci TCP/IP oraz przez dostawców usług internetowych.
Gdy klient DHCP włącza się do sieci serwer przydziela mu adres IP, maskę podsieci, domyślną bramę i inne parametry. Serwer DHCP ma zakres dostępnych adresów IP z których może wybierać. Za każdym razem gdy klient wyłącza się z sieci zwalnia adres IP i może on zostać przydzielony innemu klientowi. Zrzucenie odpowiedzialności za przydział adresów IP na serwer DHCP zmniejsza pracę którą musi wykonać administrator.
Serwer DHCP może klientowi wydzierżawić adres IP. Dzierżawa adresu może być dokonana na dowolny okres czasu, ale zwykle nie trwa dłużej niż 30 dni. Serwer DHCP nie gwarantuje klientowi stałego adresu IP. W pewnych sytuacjach może to być nie do zaakceptowania.
Protokół DHCP wymaga identyfikatora każdego klienta. Domyślnie używa on adresu MAC klienta.
DHCP działa z systemem MacOS, Microsoft Windows 95, 98, 2000 i NT, Novell NetWare, Novell LAN Workplace for COS (do przyłączania stacji UNIX) oraz IBM OS/2 Warp.
PATRZ TAKŻE
Więcej informacji na temat sieci intranet znajdziesz w rozdziale 18. O sieci Internet przeczytasz w rozdziale 15, natomiast informacje na temat ustawiania połączeń Dial-Up znajdują się z dodatku C.
Używanie protokołu TCP/IP na wiele zalet. Jest on szybszy i bardziej efektywny niż NetBEUI. Współpracuje z nim wiele urządzeń i programów. TCP/IP pozwala także na komunikowanie się komputerów z różnymi systemami operacyjnymi, na przykład PC z Windows oraz Macintoshy.
Ten podrozdział omawia niektóre zalety protokołu TCP/IP.
Używając protokołu TCP/IP możesz stworzyć prywatny intranet w swojej sieci domowej. Możesz publikować dla swojej rodziny dokumenty, tak aby mogą ona przeglądać je w przeglądarce internetowej przy użyciu takich technologii jak HTTP, HTML i innych.
PORADA BIUROWA
Jeżeli stworzysz intranet z którego powinni korzystać pracownicy to możesz w łatwy sposób połączyć sieć z Internetem i stworzyć usługi dla klientów i partnerów.
Oto kilka powodów dla których warto stworzyć intranet w domu:
· Dzięki niemu będziesz mógł współdzielić dokumenty w sieci i grać przez nią w gry.
· Zaznajomisz siebie i swoją rodzinę z technologiami internetowymi i protokołem TCP/IP.
· Jeżeli myślisz o własnej stronie w sieci Internet to możesz najpierw eksperymentować z nią w lokalnym intrenecie.
· Jeżeli myślisz o stworzeniu małego serwisu internetowego, to możesz go najpierw stworzyć i przetestować w sieci lokalnej.
· Jeżeli masz zamiar stworzyć serwis e-commerce to możesz go najpierw przetestować w sieci lokalnej.
Aby połączyć się z Internetem musisz wykorzystać protokół TCP/IP. Istnieje różnica pomiędzy konfiguracją protokołu TCP/IP w sieci lokalnej i przy połączeniu komutowanym. Praktycznie musisz te protokół zainstalować dwa razy.
Aby używać TCP/IP z połączeniem komutowanym musisz go zainstalować. Pozwoli na połączenie z Internetem przez modem. Zainstalowanie TCP/IP do użycia z kartą sieciową pozwoli na komunikowanie się tym protokołem w sieci lokalnej. Jedna instalacja tego protokołu nie ma nic wspólnego z drugą. Więcej informacji na ten temat znajdziesz dalej w tym rozdziale.
Użycie TCP/IP do połączenia z Internetem pozwala na korzystanie ze wszystkich jego zasobów, włączając w to pocztę, strony WWW i przesyłanie plików. Z protokołem TCP/IP instalowanych jest także wiele programów pozwalających na dostęp do zasobów Internetu. Jeżeli chcesz korzystać z usług FTP lub TELNET to protokół TCP/IP ma już gotowe programy.
Jeżeli będziesz chciał kiedyś rozszerzyć swoją sieć na Internet, to Twoja wiedza na temat TCP/IP bardzo Ci pomoże. Umiejętność skonfigurowania TCP?IP pozwali Ci na łatwiejsze skonfigurowanie serwerów i klientów.
Może użyć protokołu TCP/IP do połączenia się z się ze swoją siecią domową, gdy jesteś poza nią. Jesteś na przykład w drodze i chcesz pobrać trochę informacji na temat zaplanowanych spotkań. Możesz użyć połączenia komutowanego w celi dostania się do swojej sieci.
Jeżeli Twoja sieć używa TCP/IP to możesz dostać się do niej ze zdalnej lokalizacji. Jeżeli sieć ta ma swój serwer DHCP to korzystanie z niej jest jeszcze łatwiejsze. Serwer DHCP może ustawić wszystkie wymagane parametry zdalnego klienta.
Gdy tworzysz własną sieć TCP/IP musisz wybrać zakres adresów, który przypiszesz komputerom. Pamiętaj, że każdy komputer w sieci wymaga niepowtarzalnego adresu IP. Będziesz także musiał dobrać do siei określoną maskę podsieci.
Istnieje kila zakresów adresów zarezerwowanych do użytku prywatnego. Oto one:
od 10.0.0.0 do 10.255.255.255
od 172.16.0.0 do 172.16.255.255
od 192.168.0.0 do...
kendzior21