UNIX: разработка сетевых приложений - Уильям Стивенс

■ В IPv6 маршрутизаторы не фрагментируют перенаправляемые пакеты. Если пакет слишком велик, маршрутизатор сбрасывает его и отправляет сообщение об ошибке ICMPv6 (раздел А.6). Фрагментация при использовании IPv6 осуществляется только узлом отправителя.

■ IPv6 требует поддержки обнаружения транспортной MTU (раздел 2.11). Технически эта поддержка не является обязательной и может не включаться в реализации, обладающие минимальной функциональностью, такие как сетевые загрузчики, но если узел не обнаруживает транспортную MTU, он не должен отсылать дейтаграммы, размер которых превышает минимальную канальную MTU IPv6 (1280 байт). В разделе 22.9 описываются параметры сокетов, управляющие поведением механизма обнаружения транспортной MTU.

■ IPv6 требует поддержки параметра аутентификации (подтверждения прав доступа) и параметра обеспечения безопасности. Эти параметры добавляются после основного заголовка.

А.4. Адресация IPv4

Адреса IPv4 состоят из 32 разрядов и обычно записываются в виде последовательности из четырех чисел в десятичной форме, разделенных точками. Такая запись называется точечно-десятичной. Первое из четырех чисел определяет тип адреса (табл. А.1). Исторически IP-адреса делились на пять классов. Три класса направленных адресов эквивалентны друг другу с функциональной точки зрения, поэтому мы показываем их как один диапазон.

Таблица А.1. Диапазоны и классы IP-адресов

Назначение Класс Диапазон Направленная передача А, В, С 0.0.0.0–223.255.255.255 Многоадресная передача D 224.0.0.0–239.255.255.255 Экспериментальные Е 240.0.0.0–255.255.255.255

Под сетевым адресом IPv4 подразумевается 32-разрядный адрес и соответствующая ему 32-разрядная маска подсети. Биты маски, равные 1, указывают адрес сети, а нулевые биты — адрес узла. Поскольку биты со значением 1 всегда занимают места в маске непрерывно начиная с крайнего левого бита, а нулевые биты — начиная с крайнего правого бита, то маску адреса можно определить как префиксную длину (prefix length), указывающую на количество заполненных единицами битов начиная с крайнего левого бита. Например, маска 255.255.255.0 соответствует префиксной длине 24. Такая адресация называется бесклассовой (classless), потому что маска указывается явно, а не задается классом адреса. Пример вы можете увидеть на рис. 1.7.

ПРИМЕЧАНИЕ

Маски подсети, не являющиеся непрерывными, не были явно запрещены ни в одном RFC, но такие маски усложняют работу администраторов и не могут быть представлены в префиксной записи. Протокол междоменной маршрутизации Интернета BGP4 может работать только с непрерывными масками. В протоколе IPv6 требование непрерывности маски выдвигается явно.

Использование бесклассовых адресов подразумевает бесклассовую маршрутизацию, которую обычно называют бесклассовой междоменной маршрутизацией (classless interdomain routing — CIDR) (RFC 1519 [31]). Бесклассовая междоменная маршрутизация позволяет сократить размер таблиц маршрутизации опорной сети Интернета и снизить скорость расходования адресов IPv4. Все маршруты CIDR характеризуются маской или длиной префикса. Маска больше не может быть определена по классу адреса. Более подробно CIDR описывается в разделе 10.8 книги [111].

Адреса подсетей

Обычно IPv4-адреса разделяются на подсети (RFC 950 [79]). Такой подход добавляет еще один уровень иерархии адресов:

■ идентификатор сети (присваивается предприятию);

■ идентификатор подсети (выбирается предприятием);

■ идентификатор узла (выбирается предприятием).

Граница между идентификатором сети и идентификатором подсети фиксирована префиксной длиной присвоенного адреса сети. Эта префиксная длина присваивается организациям их интернет-провайдером. Граница же между идентификатором подсети и идентификатором узла выбирается предприятием. Все узлы данной подсети имеют одинаковую маску подсети, которая и определяет границу между идентификатором подсети и идентификатором узла. Биты, заполненные единицами в маске подсети, соответствуют идентификатору подсети, а биты, заполненные нулями — идентификатору узла.

В качестве примера рассмотрим предприятие, которому был выделен адрес 192.168.42.0/24. Если это предприятие будет использовать 3-разрядный идентификатор подсети, на идентификатор узла останется 5 разрядов (рис. А.3.)

Рис. А.3. 24-разрядный адрес сети с 3-разрядным адресом подсети и 5-разрядным адресом узла

В результате такого деления мы получаем подсети, показанные в табл. А.2.

Таблица А.2. Список подсетей для 3-разрядного адреса подсети и 5-разрядного адреса узла

Подсеть Префикс 0 192.168.42.0/27+ 1 192.168.42.32/27+ 2 192.168.42.64/27 3 192.168.42.96/27 4 192.168.42.128/27 5 192.168.42.160/27 6 192.168.42.192/27 7 192.168.42.224/27+

В результате мы получаем 6–8 подсетей (идентификаторы 1–6 или 0–7), в каждой из которых может находиться до 30 узлов (идентификаторы 1–30). RFC 950 не рекомендует использовать подсети, идентификаторы которых состоят из одних нулей и одних единиц (знак «+» в табл. А.2). В настоящее время большинство систем поддерживают и такие адреса подсетей. Максимальный идентификатор узла (в нашем случае 31) зарезервирован за широковещательным адресом. Идентификатор 0 используется для адресации сети в целом и зарезервирован во избежание конфликтов со старыми системами, в которых нулевой адрес узла использовался в качестве адреса широковещательной передачи. В полностью контролируемых сетях, где такие системы отсутствуют, идентификатор 0 использовать можно. Вообще говоря, сетевые приложения не должны заботиться об идентификаторах подсетей и узлов, рассматривая IP-адреса как непрозрачные объекты.

Адрес закольцовки

По соглашению адрес 127.0.0.1 присвоен интерфейсу закольцовки на себя (loopback interface). Все, что посылается на этот IP-адрес, получается самим узлом. Обычно этот адрес используется при тестировании клиента и сервера на одном узле. Этот адрес известен под именем INADDR_LOOPBACK.

ПРИМЕЧАНИЕ

Любой адрес из подсети 127/8 можно присвоить интерфейсу закольцовки, но обычно используется именно 127.0.0.1.

Неопределенный адрес

Адрес, состоящий из 32 нулевых битов, является в IPv4 неопределенным (unspecified) адресом. В пакете IPv4 он может появиться только как адрес получателя в тех пакетах, которые посланы узлом, находящимся в состоянии загрузки, когда узел еще не знает своего IP-адреса. В API сокетов этот адрес называется универсальным адресом (wildcard address) и обычно обозначается INADDR_ANY. Указание этого адреса при вызове bind для прослушиваемого сокета TCP говорит о том, что сокет будет принимать входящие соединения на любой адрес данного узла.

Частные адреса

RFC 1918 [101] выделяет три диапазона адресов для «частных интрасетей», то есть сетей, не имеющих прямого подключения к Интернету. Эти диапазоны представлены в табл. А.3.

Таблица А.3. Диапазоны частных IP-адресов

Количество адресов Префикс Диапазон 16777216 10/8 10.0.0.0–10.255.255.255 1 048 576 172.16/12 172.16.0.0–172.31.255.255 65 536 192.168/16 192.168.0.0–192.168.255.255

Пакеты с этими адресами никогда не должны появляться в Интернете, они зарезервированы для использования в частных сетях. Многие небольшие предприятия используют эти адреса и осуществляют трансляцию сетевых адресов в единственный общий IP-адрес, видимый из Интернета.