IP адресация (факультативное занятие)

Факультативное занятие

 «IP-адресация, маски подсетей и их расчет»

Класс: 11 класс

Цель занятия: повторить правила составления ip-адресов компьютеров в сети, изучить аргоритмы расчета масок и адресов компьютера в сети.

Теория

IP-адрес — это адрес, используемый узлом на сетевом уровне. Он имеет иерархическую структуру. Что это значит? Это значит, что каждая цифра в его написании несет определенный смысл.

Пример: Примером будет номер обычного телефона — [phone]. Первой цифрой идет +7. Это говорит о том, что номер принадлежит зоне РФ. Далее следует 495. Это код Москвы. И последние 7 цифр я взял случайными. Эти цифры закреплены за районной зоной. Как видите здесь наблюдается четкая иерархия. То есть по номеру можно понять какой стране, зоне он принадлежит. IP адреса придерживаются аналогично строгой иерархии.

Не для кого, я думаю, не секрет, что мы привыкли воспринимать числовую информацию в десятичном формате (в числах от 0-9). Однако все современные компьютеры воспринимают информацию в двоичном (0 и 1). Не важно при помощи тока или света передается информация. Вся она будет воспринята устройством как есть сигнал (1) или нет (0). Всего 2 значения. Поэтому был придуман алгоритм перевода из двоичной системы в десятичную, и обратно.

Разберём всё на конкретном примере. «193.233.44.12». Это и есть IP адрес в десятичной записи. Состоит он из 4-х чисел, называемых октетами и разделенных между собой точками. Каждое такое число (октет) может принимать значение от 0 до 255. То есть одно из 256 значений. Длина каждого октета равна 8 битам, а суммарная длина IPv4 = 32 битам. Теперь интересный вопрос. Каким образом этот адрес воспримет компьютер, и как будет с ним работать?

Давайте рассмотрим очень простой и удобный способ перевода числа из десятичной системы счисления в двоичную.

Строится таблица:

128	64	32	16	8	4	2	1
x	x	x	x	x	x	x	x

Вместо «x» записывается либо 1, либо 0. Таблица разделена на 8 колонок, каждая из которых несет в себе 1 бит (8 колонок = 8 бит = 1 октет). Расположены они по старшинству слева направо. То есть первый (левый) бит — самый старший и имеет номер 128, а последний (правый) — самый младший и имеет номер 1. Теперь объясню, откуда эти числа взялись. Так как система двоичная, и длина октета равна 8-ми битам, то каждое число получается возведением числа 2 в степень от 0 до 7. И каждая из полученных цифр записывается в таблицу от большего к меньшему. То есть слева направо. От 2 в 7-ой степени до 2 в 0-ой степени. Приведу таблицу степеней 2-ки.

Думаю теперь понятно, каким образом строится таблица. Давайте теперь разберем адрес «193.233.44.12» и посмотрим, как он выглядит в двоичном формате. Разберем каждый октет отдельно. Возьмем число 193 и посмотрим, из каких табличных комбинаций оно получается. 128 + 64 + 1 = 193.

128	64	32	16	8	4	2	1
1	1	0	0	0	0	0	1

Те числа, которые участвовали в формировании комбинации получают 1, а все остальные получают 0.

Берем первый октет 233. 128 + 64 + 32 + 8 + 1. 

128	64	32	16	8	4	2	1
1	1	1	0	1	0	0	1

Для 44 — это 32 + 8 + 4.

128	64	32	16	8	4	2	1
0	0	1	0	1	1	0	0

И напоследок 12. 8 + 4.

128	64	32	16	8	4	2	1
0	0	0	0	1	1	0	0

Получается длинная битовая последовательность 11000001.11101001.00101100.00001100. Именно с данным видом работают сетевые устройства. Битовая последовательность обратима. Вы можете так же вставить каждый октет (по 8 символов) в таблицу и получить десятичную запись. Я представлю совершенно случайную последовательность и приведу ее к десятичному виду. Пусть это будет 11010101.10110100.11000001.00000011. Строю таблицу и заношу в нее первый блок.

128	64	32	16	8	4	2	1
1	1	0	1	0	1	0	1

Получаю 128 + 64 + 16 + 4 + 1 = 213.

Вычисляю второй блок.

128	64	32	16	8	4	2	1
1	0	1	1	0	1	0	0

Считаю 128 + 32 + 16 + 4 = 180.

Третий блок.

128	64	32	16	8	4	2	1
1	1	0	0	0	0	0	1

128 + 64 + 1 = 193.

И напоследок четвертый.

128	64	32	16	8	4	2	1
0	0	0	0	0	0	1	1

2 + 1 = 3

Собираем результаты вычислений и получаем адрес 213.180.193.3. Ничего тяжелого, чистая арифметика. Если тяжело и прям невыносимо трудно, то попрактикуйтесь. Сначала может показаться страшным, так как многие закончили учебу лет 10 назад и многое позабыли. Но уверяю, что как только набьете руку, считать будет гораздо легче. Ну а для закрепления дам вам несколько примеров для самостоятельного расчета (под спойлером будут ответы, но открывайте их только когда прорешаете сами).

Упражнение

1) 10.124.56.220

2) 113.72.101.11

3) 173.143.32.194

4) 200.69.139.217

5) 88.212.236.76

6) 01011101.10111011.01001000.00110000

7) 01001000.10100011.00000100.10100001

8) 00001111.11011001.11101000.11110101

9) 01000101.00010100.00111011.01010000

10) 00101011.11110011.10000010.00111101

Ответы

1) 00001010.01111100.00111000.11011100

2) 01110001.01001000.01100101.00001011

3) 10101101.10001111.00100000.11000010

4) 11001000.01000101.10001011.11011001

5) 01011000.11010100.11101100.01001100

6) 93.187.72.48

7) 72.163.4.161

8) 15.217.232.245

9) 69.20.59.80

10) 43.243.130.61