Page History

...

• There is a risk of loops appearance when using some data-link protocols such as Ethernet. The risk can be minimized using third party tools such as STP, but is not limited by standard Ethernet facilities.
• Объём широковещательного трафика зависит от числа устройств, подключенных к сети. Для того, чтобы объём широковещательного трафика в общей доле трафика не был велик, число устройств, подключенных к одному широковещательному домену ограничивают. Таким образом, все сетевые устройства не могут быть подключены к одному широковещательному домену, что делает использование канальных протоколов невозможным для организации глобальной связности устройств.
• Коммутаторы при передачи данных оперируют Ethernet-кадрами, в заголовках которых содержатся MAC-адреса устройств, являющихся отправителем и получателем. Каждая из записей таблицы коммутации содержит MAC-адрес интерфейса устройства и не поддерживает механизм группирования этих адресов. Таким образом, обеспечения глобальной связности потребует наличия таблиц коммутации, включающих в себя MAC-адреса всех устройств в мире, на каждом из сетевых узлов.

Данных недостатков лишен протокол сетевого уровня IP, который широко используется для обеспечения связности в крупных и глобальных сетях. Протокол IP не является заменой Ethernet, эти протоколы работают совместно и выполняют разные функции: Ethernet обеспечивает передачу данных в рамках канала связи, IP - отвечает за глобальную адресацию и связь узлов.

На текущий момент распространение получили две версии протокола IP: IPv4 и IPv6. Поскольку в устройствах Инфинет на текущий момент реализована поддержка только протокола IPv4, то далее будет рассматривать только эта версия протокола IP.

Протокол IP

IP-адрес

...

• The broadcast traffic amount depends on the number of devices connected to the network. To ensure that the amount of broadcast traffic in the total traffic is not large, the devices number connected to one broadcast domain should be limited. Thus, all network devices cannot be connected to the same broadcast domain, which makes impossible using L2 layer protocols to organize global device connectivity.
• Switches to transmit data operate on Ethernet frames, the headers of which contain the source and destination devices MAC addresses. Each entry in the switching table contains the MAC address of the device interface and does not support the mechanism for grouping these addresses. Thus, ensuring global connectivity will require switching tables, which include the MAC addresses of all devices in the world at each network node.

The IP network layer protocol, which is widely used to provide connectivity in large and global networks, lacks these disadvantages. IP is not a replacement for Ethernet, these protocols work together and perform different functions: Ethernet provides data transfer within the communication channel, IP is responsible for global addressing and node communication.

Currently, two versions of the IP protocol have become widespread: IPv4 and IPv6. Since Infinet devices currently support only the IPv4 protocol, further article will contain the description of only this version.

IP protocol

IP address

The IP protocol provides for using 32 bits for addressing nodes in the network, which are usually divided into four octets and written in decimal form, separating octets with dots (Fig. 2). IP addresses examples:

• 10.94.200.7
• 192.17.0.0
• 201.15.2.255

Маска сети

Протокол IP предусматривает группировку адресов в сети с помощью масок сети. Маска сети применяется по отношению к IP-адресу, разделяя его на две части: идентификатор сети и идентификатор узла. Устройства, подключенные к одной сети, будут иметь одинаковый идентификатор сети и различные идентификаторы узлов. Для того, чтобы идентификатор сети на всех устройствах совпадал, необходимо использовать одинаковые значения маски сети при настройке устройств. Множество идентификаторов узлов позволяют сделать вывод о количестве устройств, которые могут быть подключены к этой сети, и их IP-адресах.

Маска сети имеет размер 32 бита и записывается в таком же формате, как IP-адрес, однако имеет одно отличие: маска состоит из последовательности единичных битов, за которыми следуют нулевые биты, т.е. набор масок предустановлен и состоит из 33 значений: от 0 до 32. Конечный диапазон возможных значений позволяет записывать маску сети в сокращённом формате, в котором через косую черту указывается количество единичных бит в маске (см. таблицу ниже).

Единичные биты в маске сети определяют идентификатор сети: разряды IP-адреса, соответствующие единичным битам маски, должны быть зафиксированы и не могут быть изменены. Остальные разряды IP-адреса, соответствующие нулевым битам маски, могут принимать произвольные значения и определяют идентификатор узла.

При конфигурации устройств, подключенных к сети, IP-адреса не используются в отрыве от маски сети, т.к. правила маршрутизации подразумевают разный подход при передаче данных устройству из "своей" сети и остальным устройствам (см. Коммутация). Следует иметь в виду, что маска сети указывается в конфигурации устройств и не передаётся в служебном заголовке IP-пакета.

Пример 1

address structure

Network mask

IP provides the grouping of addresses on a network using network masks. A netmask is applied to an IP address, dividing it in two parts: a network ID and a host ID. Devices connected to the same network will have the same network ID and different host IDs. To ensure the network ID is matching on all devices, use the same network mask values when configuring devices. Host IDs set allows inferring the number of devices that can be connected to this network and their IP addresses.

The network mask has 32 bits and is written in the same way as the IP address with one difference: the mask consists of a one bits sequence followed by zero bits, i.e. the set of masks is preset and contains 33 values: from 0 to 32. The finite range of possible values allows to write the network mask in an abbreviated form, in which the number of single bits in the mask is indicated after a slash (see the table below).

One bits in the network mask define the network identifier: the bits of the IP address corresponding to one bit values of the mask must be fixed and cannot be changed. The remaining bits of the IP address, corresponding to the zero bit values of the mask, can take arbitrary values and determine the host ID.

When configuring devices connected to the network, IP addresses are not used without the network mask, since routing rules imply a different approach when transferring data to a device from "own" network and to other devices (see Switching). Note that the network mask is indicated in the device configuration and is not transmitted in the service header of the IP packet.

Типы адресов

Пространство IP-адресов можно разделить по нескольким критериям:

• по области применения;
• по принадлежности.

По области применения адреса можно разделить на две большие группы: публичные и частные (рис. 3). Глобальная связность может быть организована только между публичными адресами, т.е. частная адресация используется в локальной сети предприятия, а публичная - в сети Интернет. Публичный адрес является уникальным, а частные адреса можно переиспользовать, т.е. устройства ПК-2 и ПК-6 могут иметь одинаковые адреса и это не является проблемой, т.к. связность между локальными сетями LAN-1 и LAN-2 отсутствует. Однако, адресация в рамках одной локальной сети должна быть уникальна, т.е. адреса ПК-5 и ПК-6 должны отличаться.

Помимо публичных и частных адресов выделяют несколько служебных диапазонов, которые используются, например, для передачи трафика группового вещания, трафика петлевых интерфейсов и т.д.

По принадлежности в любой сети можно выделить следующие адреса:

...

Addresses types

The IP address can be divided according to several criteria:

• by application area;
• by belonging.

By the application area, addresses can be divided in two large groups: public and private (Figure 3). Global connectivity can only be established between public addresses, i.e. private addressing is used on the enterprise local network, and public addressing is used on the Internet. The public address is unique, private addresses can be reused, i.e. devices PC-2 and PC-6 may have the same address and this is not a problem, since there is no connectivity between LAN-1 and LAN-2. However, addressing within the same local network must be unique, i.e. the addresses of PC-5 and PC-6 must be different.

In addition to public and private addresses, several service ranges are allocated, for example, to transmit multicast traffic, loopback interface traffic, etc.

By belonging in any network, the following addresses can be distinguished:

• Network address: the address assigned to this network. Often the network addresses are used in device routing tables, as it is shown below. В качестве адреса сети используется наименьший адрес из диапазона разрешённых: в примере 1 - 10.94.200.0, в примере 2 - 192.17.0.0.
• Широковещательный адрес: адрес, получателями которого являются все устройства, подключенные к сети. Пакет, в котором в качестве получателя указан широковещательный адрес сети, будет доставлен всем устройствам, подключенным к этой сети. В качестве широковещательного адреса используется наибольший адрес из диапазона разрешённых: в примере 1 - 10.94.200.255, в примере 2 - 192.17.0.3.
• Адреса узлов: адреса, которые можно использовать для назначения сетевым интерфейсам устройств, которые подключены к сети. В качестве адресов узлов можно использовать все разрешённые адреса, кроме адреса сети и широковещательного адреса: в примере 1 - 10.94.200.1-10.94.200.254, в примере 2 - 192.17.0.1-192.17.0.2.

...