IP adresiranje

Šta je IP adresa?

Jedna od mogucih definicija bi glasila:

IP adresa je 32-bitni broj koji pokazuje na kojoj mreži se nalazi host i istovremeno ga identifikuje.

Šta je to host ?

Host je bilo koji uređaj na mreži koji ima IP adresu. Hostovi, osim radnih stanica i servera ,mogu biti i ruteri, mrežni printeri, svičevi i sl., a u bližoj buducnosti, frižideri, šporeti, ručni časovnici i drugo.

Da krenemo redom:

IP adresa je 32-bitni broj

Računari se ,na našu žalost, slabo snalaze u decimalnom brojnom sistemu, zbog prirode rada digitalne elektronike od koje su sastavljeni. Digitalna elektronika zna za samo dva stanja: ima napona - nema napona, ili +5V i –5V i sl. Dakle decimalni brojni sistem, koji ima za osnovu deset brojeva (stanja), nije pogodan za prikazivanje događaja u svetu računara. Ipak, rešenje postoji. To je binarni brojni sistem koji ima za osnovu dva broja (stanja), 0 i 1. Npr. 0 – nema napona, 1- ima napona. Sjajno. Samo, kakve ovo veze ima sa 32-bitnim brojevima?

Poreklo reči bit je od engleskog: Binary Digit. Stvari sada bivaju jasnije. IP adresa se sastoji od 32 binarne pozicije, grupisane u 4 grupe od po osam bitova koje zovemo oktetima, kao npr. : 11000000.10101000.00000001.00001010

Da li ste videli ovakvu IP adresu. Možda i niste. To je zbog toga sto su binarni brojevi teški

i za rad i za pamcenje, pa mi (ljudska bica) ostajemo verni svom decimalnom brojnom sistemu, odnosno, IP adrese pišemo u decimalnom obliku. Gore navedena adresa bi u decimalnom obliku bila 192.168.1.10 . Mnogo razumljivije, zar ne? Problem je u tome što izračunavanje IP adresa zahteva od nas da poznajemo elementarne osnove binarnog brojnog sistema. Sve što treba znati je pretvaranje binarnih brojeva u decimalne i obrnuto. U tome ce nam pomoci jedna mala tabela i dva pravila koje moramo znati napamet.

Krecemo od pravila:

1. Svaki bit u oktetu ima vrednost u zavisnosti od svoje pozicije u oktetu. Krajnji desni bit ima najmanju vrednost, a krajnji levi bit najvecu vrednost.
2. Maksimalna vrednost jednog okteta može biti 255 decimalno.

Tabela:

I to je to! Dobro, dobro. Ne bas Moramo dodati malo vežbe.

Hajde da vidimo kako smo dobili gore pomenute adrese:

Adresa 192.168.1.10 treba da se prevede u binarni oblikNikakav problem:

Radimo deo po deo.

Decimalni broj 192 možemo prevesti u binarni na sledeci način:

Sada gledamo u tabelu pa upisujemo vrednosti redom, s leva na desno:

Vrednost 128 imamo, dakle upisujemo 1 na prvu levu poziciju okteta. Vrednost 64 imamo, dakle upisujemo 1 na odgovarajucu poziciju(druga s leva, u ovom slučaju) okteta. Ostale vrednost nemamo pa na njihova mesta upisujemo 0.

Nije teško :)

Ohrabreni ovim rezultatom idemo dalje, tj u sledeci oktet, koristeci istu tabelu.

Broj 168 možemo dobiti kao zbir sledecih brojeva:

OK. Opet gledamo u tabelu i idemo redom: Vrednost 128 imamo, dakle upisujemo 1 na prvu levu poziciju okteta. Vrednost 64 nemamo, dakle, na drugu poziciju u oktetu upisujemo 0. Vrednost 32 imamo, znači, na trecu poziciju upisujemo 1, vrednost 16 nemamo–upisujemo 0, vrednost 8 imamo-opet 1, vrednost 4,2 i 1 nemamo, pa na njihova mesta upisujemo nule:

Sledeci ovu tehniku, možemo rešiti i preostala dva okteta.

Decimalno 1 u binarnom obliku izgleda ovako:

Odnosno 1=00000001

Decimalno 10 je jednako zbiru 8 i 2 sto bi u nasoj čarobnoj tabeli izgledalo ovako:

Odnosno 10=00001010

Sada je jasno zašto je decimalni broj 192.168.1.10 u binarnom obliku predstavljen kao

Za više vežbanja, pogledajte deo sa zadacima.

Nastavak definicije IP adrese:

pokazuje na kojoj se mreži nalazi host i istovremeno ga identifikuje

Sta to znači? Hajde da pogledamo kako izgleda analogija sa telefonskim brojevima. Broj 011999333 istovremeno nam kaže o kojoj se mreži (telefonskoj) radi, jer znamo da je 011 pozivni broj za Beograd, pa na osnovu toga možemo sa sigurnošcu tvrditi da je preostali deo telefonskog broja, tj. 999333, broj jednog i samo jednog telefonskog priključka na toj mreži. Na manje-više sličan način i IP adresa nam pokazuje kojoj mreži pripada koji host. Pravilna primena IP adresa takođe garantuje da nema duplikata IP adresa na istoj mreži, kao što ne sme biti duplikata telefonskih brojeva na istom pozivnom broju.

Ostaje samo jedan mali problem Kod telefonskog broja, ukoliko počinje brojem 0, mi znamo da su taj i sledeca dva broja zapravo neki pozivni broj kao npr. 011-Beograd, 021-Novi Sad, 028-Kosovska Mitrovica itd.. Međutim, kod IP adresa, primena ove okularne metode, ne bi dala željene rezultate. Tu na scenu stupa sabnet maska o kojoj cemo malo kasnije, ali je bitno da shvatimo sledece:

Svaka IP adresa se sastoji iz dva dela:

1. Jedan deo je adresa mreže (Network ID), on ukazuje na kojoj se mreži nalazi host - setite se pozivnog broja kod telefonske mreže.
2. Drugi deo je adresa hosta na toj mreži (Host ID) – setite se broja telefonskog priključka.

Network ID se u adresi uvek nalazi levo od Host ID dela. Npr.

Kod ove adrese NetID zauzima prva tri okteta, odnosno 24 bita , a HostID zauzima poslednji oktet, odnosno poslednjih osam bitova IP adrese. U binarnom obliku ova podela izgleda ovako:

Napomena: U ovom primeru su jasno razdvojeni Network ID i Host ID i to po oktetima. U praksi cemo se često sretati sa adresama kod kojih je podela izvršena unutar nekog od okteta, pa je neophodno pretvaranje u binarne brojeve da bi smo odredili Net i Host ID.

Klase IP adresa

Ip adresa verzije 4 (IP v.4) se sastoji od 32 bita, što nam daje mogucih kombinacija, odnosno 4 294 967 296 adresa. Ovaj broj izgleda kao sasvim dovoljan za sve sadašnje i buduce upotrebe, ali na žalost nije tako. Danas vec osecamo potrebu za proširenjem ovog opsega, pa se iz tog razloga aktivno radi na uvođenju IP adresa verzije 6 (IP v.6) koje se sastoje od 128 bitova i daju daleko veci broj raspoloživih adresa.

IP adrese verzije 4 su podeljene na 5 klasa u zavisnosti od veličine mreže, odnosno od broja adresa u HostID, da bi se omogucila alokacija adekvatnog broja adresa korisnicima.

Adrese hostova u ovoj tabeli su označene slovima x,y i z. Bitno je zapamtiti kojim brojem počinje adresa (prvi oktet), da bi se znalo o kojoj je klasi reč. Adrese klasa A,B i C se najčešce koriste na mrežama, pa su zadaci ove zbirke bazirani na njima. Adrese klase D su specifične, jer se kod Multicast adresiranja jedna adresa često deli između više hostova. Njihova primena se vidi kod naprednog rutiranja ili emitovanja audio-video programa na Internetu. Adrese klase E spadaju u eksperimentalni opseg i ne srecu se u normalnoj upotrebi. Klasama D i E se necemo baviti u ovoj knjizi.

Da se fokusiramo na našu tabelu. Možda ste primetili da nema adresa koje počinju brojevima 0 ili 127 ? To je sasvim u redu. Postoje adrese koje su rezervisane, jer se koriste u posebne svrhe.

Adresa 0.0.0.0 se ne koristi, jer nju ima računar koji zapravo nema adresu. Na primer, kada smo instalirali mrežnu karticu i posle toga prvi put pokrenemo računar koju ce on adresu imati pre nego mu je mi ručno dodelimo ili je dobije od DHCP-a? Naravno: 0.0.0.0 .

Adresa 127.x.y.z je tzv. loopback adresa koja omogucava proveru ispravnosti mrežne kartice i TCP/IP protokola na vašem računaru. Pingovanjem bilo koje adrese koja počinje brojem 127 , mi zapravo pingujemo sopstveni računar i ti paketi podataka zapravo uopšte ne izlaze na mrežu. Npr. komanda ping 127.0.0.1 daje isti rezultat kao komanda ping 127.235.11.98 .

Adresa 169.254.y.z je APIPA (Automatic Private IP Addressing) adresa. Ako računar nema ručno dodeljenu IP adresu ili istu ne dobije od DHCP-a, sam ce sebi dodeliti adresu iz ovog opsega.

Adresa 255.255.255.255 je tzv. Limited ili Local Broadcast. To znači da paket koji šaljemo istovremeno svima na našoj mreži, zapravo ima ovu adresu. Ona se, naravno, ne može dodeliti računaru.

S obzirom da dva računara na Internetu ne smeju imati istu IP adresu jer bi bilo nezgodno da web stranica koju smo mi zatražili stigne nekom drugom korisniku, postavlja se pitanje: šta ako moja mreža nema konekciju na Internet? Adrese za računare koji se nalaze na lokalnim mrežama su i dalje neophodne, ali ne moraju biti javne, vec mogu biti privatne IP adrese. Javne adrese ce nam dati naš ISP (Internet Service Provider) iz opsega svojih adresa. To su adrese koje su vidljive na Internetu, odnosno to su adrese do kojih Internet ruteri znaju da usmere pakete. Privatne IP adrese sami sebi dodeljujemo za upotrebu na lokalnoj mreži i one su zapravo podskup adresa javnog opsega. Delimo ih u kategorije kao i javne adrese.

Iste privatne adrese mogu se istovremeno naci na različitim mrežama, ali to nece stvoriti problem na Internetu jer Internet ruteri ne rutiraju pakete koji kao izvorišnu ili destinacionu adresu imaju privatnu IP. Da bi naša mreža koja koristi privatne IP mogla da komunicira nekim hostom na Internetu, potrebno je da se prvo izvrši prevođenje privatne u javnu IP adresu. Taj zadatak obavlja NAT (Network Address Translation) komponenta koja je sastavni deo današnjih rutera.

Osim rezervisanih adresa, postoje i neispravne adrese. Mreža ne može imati NetID koji počinje decimalnim brojem 0 u prvom oktetu, jer bi to značilo da adresa nema NetID.

Npr. 0.22.54.12 je neispravna adresa jer ne možemo odrediti NetID.

HostID ne može biti decimalna 0 jer to znači da host nema adresu. To je otprilike kao kada naš grad ima telefonski pozivni broj, ali mi nemamo pretplatni broj na toj mreži.

Npr. adresa mreže je 192.168.1.0 . Ako je 192.168.1 NetID onda je .0 HostID, što znači da host nema adresu.

HostID ne može biti sastavljen od binarnih jedinica na svim pozicijama jer je to Broadcast adresa za taj opseg. Npr. za adresu 192.168.1.255 , ako je poslednji oktet HostID, (255 decimalno je 11111111 binarno), to je Broadcast adresa za mrežu 192.168.1.0 .

SABNETOVANJE

Kada govorimo o klasama IP adresa, mi zapravo imamo sliku unapred definisanih i uređenih Network i Host ID, odnosno možemo odokativnom metodom utvrditi koji deo je NetworkID, a koji HostID.

Zamislite da ISP ima na raspolaganju sve ove adrese i da od njega zatražimo opseg adresa klase C za mrežu od 50 računara. Adrese su resursi kao i računari ili operativni sistemi, pa treba biti ekonomičan u pogledu trošenja istih. Naš ISP bi verovatno rekao da je to previše adresa i ponudio bi nam neki manji skup, od recimo 62 adrese.

Kako je moguca takva podela kada znamo da mreža klase C ima 254 adrese za hostove?

Rešenje se zove sabnetovanje.

Sabnetovanje je proces deljenja mreže na dve ili više manjih mreža (podmreža).

Sabnetovanje ne bi bilo moguce bez sabnet maske.

Sabnet maska je 32-bitni broj koji pokazuje koji deo adrese je NetID, a koji HostID.

Osnovne (default) mreže imaju svoje default sabnet maske:

Koliko bitova setovanih na vrednost jedan ima sabnet maska, toliko bitova u adresi zauzima NetID

Npr. sabnet maska 255.0.0.0 ima 8 bitova setovanih na vrednost jedan, što znači da adresa koja ima ovakvu sabnet masku ima NetID koji obuhvata samo prvi oktet adrese, a da su ostala tri okteta HostID. Sabnet maska 255.0.0.0 može da se zapiše i u obliku / što se naziva CIDR (Classless Inter Domain Routing) notacijom i predstavlja lakši i brži način pisanja sabnet maske.

Dakle, ako imamo adresu 192.168.1.25 i sabnet masku 255.255.255.0, to znači da sabnet maska ima 24 bita setovana na vrednost jedan i da je analogno tome NetID=192.168.1 , a HostID=25, odnosno, radi se o hostu sa adresom 25 na mreži čiji je pozivni broj 192.168.1 . Naravno, ovu adresu smo mogli da zapišemo i na lakši način:

Ukoliko vidimo adresu koja u prvom oktetu ima broj od 1 do 126 i sabnet masku 255.0.0.0 , odnosno /8, znamo da se radi o mreži klase “A”, kod koje je prvi oktet NetID, a ostala tri su HostID.

Ukoliko vidimo adresu koja u prvom oktetu ima broj od 128 do 191 i sabnet masku 255.255.0.0 , odnosno /16, znamo da se radi o mreži klase “B”, kod koje su prva dva okteta NetID, a druga dva HostID.

Ukoliko vidimo adresu koja u prvom oktetu ima broj od 192 do 223 i sabnet masku 255.255.255.0 , odnosno /24, znamo da se radi o mreži klase C, kod koje su prva tri okteta NetID, a poslednji HostID.

Takođe, treba primetiti da je sabnet maska neprekinuti niz binarnih jedinica sa leva u desno.

Npr. 11111111.11111111.11111111.00000000 .

Dakle jedinice, pa nule. Nikada necemo videti sabnet masku koja izgleda u bilo kom oktetu ovako: 11100010 .

OK. Za sada je sve lako. Imamo default mreže sa default sabnet maskama. Međutim šta da radimo kada dobijemo adresu 192.168.1.25 /

Po broju u prvom oktetu znamo da se radi o mreži klase C, ali sabnet maska nije /24 kao što smo navikli, vec /27. To znači da je neko dodao tri bita na originalnu sabnet masku. Setite se da broj bitova sabnet maske određuje koliko bitova ima NetID u adresi. Dakle, ukoliko je neko “produžio” sabnet masku za tri bita, time je produžen NetID date IP adrese za isti broj bitova. Naravno, istovremeno je HostID skracen za tri bita.

Default sabnet maska 00000000
IP adresa

NetID HostID

Nova sabnet maska 00000

IP adresa

NetID  HostID

Šta smo zapravo dobili promenom default sabnet maske?

Dobili smo sledece: osnovnu mrežu 192.168.1.0 podelili smo na 6 podmreža od kojih svaka ima po 30 hostova.

Kako smo to izveli?

Dodavanjem tri bita u četvrtom oktetu na default sabnet masku, produžili smo NetID za ta tri bita, odnosno, označili smo novu granicu NetID-ja u IP adresi.

Da se koncentrišemo na poslednji oktet adrese kakva je bila pre deljenja: 00000000 .

Međutim, pošto smo novom sabnet maskom rezervisali tri bita tog okteta za NetID, poslednji oktet sada izgleda ovako:

NetID HostID

Zašto kažemo da smo mrežu 192.168.1.0 podelili na 6 podmreža?

Zato što tri nova bita daju na svojim pozicijama osam kombinacija od kojih dve nisu validne. Tri dodatna bita možemo napisati u sledecim kombinacijama:

000 binarno = 0  decimalno

001 binarno = 32  decimalno

010 binarno = 64  decimalno

011 binarno = 96  decimalno

100 binarno = 128 decimalno

101 binarno = 160 decimalno

110 binarno = 192 decimalno

111 binarno = 224 decimalno

Dobili smo osam kombinacija bitova i njihove odgovarajuce vrednosti.

Hajde sada da ih upišemo u poslednji oktet originalne adrese mreže:

Odlično. Ovim postupkom smo dobili osam podmreža koje imaju istu sabnet masku /27.

Treba primetiti da su ovo početne adrese novih mreža (podmreža), a ne adrese hostova na njima! Ako nas zanima kako bi izgledale adrese hostova, to možemo lako utvrditi:

Napomena: Sve adrese su sa sabnet maskom /27 .

A koje su mreže nevalidne?

Kratak odgovor bi glasio prva i poslednja. U današnjoj praksi nije slučaj da se pri sabnetovanju odbacuju prva i poslednja dobijena podmreža jer se na taj način gubi mnogo adresa. Međutim, ruteri nekada nisu prenosili sabnet maske pa nisu mogli da naprave razliku između adresa 192.168.1.0/24 i 192.168.1.0/27. Takođe nisu umeli da naprave razliku između adrese 192.168.1.255/24 (broadcast adresa na mreži 192.168.1.0/24) i adrese 192.168.1.255/27 (broadcast adresa na podmreži 192.168.1.224/24). Zato se prva i poslednja podmreža izbacuju.

Napomena: U zadacima, ukoliko nije naznačeno da je ruter CIDR ili VLSM kompatibilan, ili na neki drugi implicatan ili eksplicitan način rečeno da ruter prenosi sabnet maske, obavezno odbaciti prvu i poslednju dobijenu podmrežu.

Napomena: Da bi dva računara mogla da komuniciraju direktno, oni moraju biti na istom NetID, što se utvrđuje sabnet maskom. Ukoliko nisu na istom NetID, neophodno je između njih postaviti ruter da bi mogli da komuniciraju. Npr. u gornjoj tabeli hostovi

192.168.1.158/27 i 192.168.1.161/27 nisu na istoj mreži iako imaju istu sabnet masku. Ukoliko dva hosta nemaju istu sabnet masku, onda sigurno nisu na istoj mreži.

Ovaj zadatak je bio lak jer je sabnet maska bila produžena samo za tri bita pa smo imali osam kombinacija ( . Šta da radimo ukoliko je sabnet maska produžena za pet bitova? Tada cemo imati kombinacija, odnosno 32 kombinacije. Velika je verovatnoca da bi smo se negde zbunili, pogrešili pri računanju ili pisanju.

U pravu ste, naravno da postoji lakši i brži način rešavanja ovih zadataka.

Rešenje je u čarobnoj formuli:

2ⁿ

n predstavlja broj bitova dodatih na originalnu sabnet masku

Dvojku oduzimamo ukoliko se prva i poslednja mreža odbacuju.

Da sada vidimo isti zadatak na nov način:

Dobili smo adresu 192.168.1.25/27. Treba da utvrdimo da li je ova adresa validna. Da bi smo to utvrdili, potrebno je ispoštovati nekoliko jednostavnih koraka:

1. Da li je mreža sabnetovana? Naravno. Čim je sabnet maska duža od default sabnet maske za tu klasu adresa, jasno nam je da je mreža sabnetovana. U našem slučaju dodata su tri bita na default sabnet masku.
2. Ako je mreža sabnetovana, na koliko je podmreža podeljena? Korišcenjem čarobne formule 2ⁿ-2, gde je n broj bitova dodatih na default sabnet masku, u ovom slučaju n=3, dobijamo da je mreža izdeljena na šest validnih podmreža.
3. Koliki je opseg svake od podmreža? Mali trik: pogledamo vrednost poslednjeg dodatog bita na sabnet masku (u ovom slučaju to je treci bit s leva u četvrtom oktetu 11 00000) i dobijemo vrednost opsega odnosno skoka. U našem zadatku taj bit ima vrednost 32. Krecemo redom od nule u četvrtom oktetu, tj. u onom oktetu u kojem je menjana sabnet maska.
   
   

192.168.1.96 itd.

Na osnovu ovoga možemo zaključiti da se host sa adresom 192.168.1.25/27 nalazi u opsegu koji nije validan, jer se prva i poslednja mreža odbacuju.

Za više vežbanja, pogledati deo sa zadacima.

CIDR

(SUPERNETOVANJE)

Supernetovanje je proces suprotan od sabnetovanja. Ideja je da se više sukcesivnih podmreža prikaže samo jednom adresom i samo jednom sabnet maskom da bi se smanjila veličina ruting tabela na ruterima.

Supernetovanje se još zove Classless Inter Domain Routing (CIDR). Classless zato što posmatra svaku IP sa pripadajucom sabnet maskom van konteksta klase. Omogucava prevazilaženje problema koji nastaje ukoliko je vaša mreža veličinom između C i B klase mreža. Inter Domain Routing zato što se prvenstveno bavi rešavanjem problema ruiranja.

Kako prepoznajemo da je adresa nastala supernetovanjem? Jednostavno.

Ukoliko je sabnet maska kraca od default sabnet maske, onda se radi o supernetovanju. Sam način rešavanja zaadataka iz supernetovanja je gotovo identičan zadacima iz sabnetovanja. Koristimo formulu 2ⁿ , gde je n broj bitova oduzetih od default sabnet maske. Primetite da nema oduzimanja prve i poslednje mreže, jer CIDR kompatibilni ruteri razumeju sabnet maske.

Npr. koja sabnet maska obuhvata ove mreže?

Imamo četiri mreže, dakle 2ⁿ = 4 iz toga sledi da je n=2, što znači da sabnet masku treba da skratimo za dva bita. Sve četiri mreže bi sada mogle da se predstave na sledeci način:

Napomena: Kod izračunavanja broja hostova se i dalje koristi formula 2ⁿ -2 jer je prva adresa opsega zapravo adresa prve mreže u CIDR bloku, a poslednja adresa je broadcast adresa tog bloka. U gornjem primeru 192.168.1.0 je adresa mreže, a 192.168.4.255 je broadcast adresa datog bloka.