Внутреннее устройство Linux

Каждый интернет-хост обладает по крайней мере одним численным IP-адресом в виде a.b.c.d, например 10.23.2.37. Адрес в подобной записи называется четверкой чисел, разделенных точками. Если хост подключен к нескольким подсетям, у него есть хотя бы один IP-адрес для каждой подсети. Каждый IP-адрес хоста должен быть уникальным для сети Интернет в целом, однако, как вы увидите позже, частные сети и преобразование сетевых адресов (NAT) могут вызвать небольшую путаницу.

примечание

С технической точки зрения IP-адрес состоит из 4 байт (или 32 бит), abcd. Байты a и d являются числами от 1 до 254, а байты b и c — числами от 0 до 255. Компьютер обрабатывает IP-адреса в виде «сырых» байтов. Тем не менее человеку намного проще читать и записывать адрес в виде четверки чисел, разделенных точками, вроде 10.23.2.37, а не в виде неприглядного шестнадцатеричного числа 0x0A170225.

Рис. 9.2. Сеть с IP-адресами

IP-адреса напоминают почтовые адреса. Чтобы взаимодействовать с другим хостом, ваш компьютер должен знать IP-адрес этого хоста. Посмотрим на адреса в вашем компьютере.

9.3.1. Просмотр IP-адресов компьютера

У одного хоста может быть несколько IP-адресов. Чтобы увидеть адреса, которые активны на вашем компьютере с Linux, запустите такую команду:

$ ifconfig

Результат вывода окажется, вероятно, довольно обширным, но он должен содержать нечто подобное:

eth0      Link encap:Ethernet  HWaddr 10:78:d2:eb:76:97

          inet addr:10.23.2.4  Bcast:10.23.2.255  Mask:255.255.255.0

          inet6 addr: fe80::1278:d2ff:feeb:7697/64 Scope:Link

          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1

          RX packets:85076006 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0

          TX packets:68347795 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0

          collisions:0 txqueuelen:1000

          RX bytes:86427623613 (86.4 GB)  TX bytes:23437688605 (23.4 GB)

          Interrupt:20 Memory:fe500000-fe520000

Вывод команды ifconfig включает множество деталей об интернет-уровне и о физическом уровне (иногда он даже совсем не содержит интернет-адреса!). Более по­дробно мы обсудим этот вывод позже, а сейчас сосредоточимся на второй строке, которая сообщает, что хост настроен на использование адреса IPv4 (inet addr) 10.23.2.4. В той же самой строке для параметра Mask указано значение 255.255.255.0. Это маска подсети, определяющая подсеть, к которой принадлежит IP-адрес. Посмотрим, как это устроено.

примечание

Команда ifconfig, подобно некоторым другим, которые вы встретите в этой главе (такие как route и arp), на техническом уровне вытеснена более новой командой ip. Команда ip способна выполнить больше, чем старые команды, и она предпочтительнее при написании сценариев. Однако большинство пользователей по-прежнему использует старые команды при настройки сети вручную, и такие команды также могут быть применены в других версиях Unix. По этой причине мы будем применять команды «в старом стиле».

9.3.2. Подсети

Подсеть — это соединенная группа хостов, IP-адреса которых каким-либо образом упорядочены. Обычно такие хосты расположены в одной физической сети, как показано на рис. 9.2. Например, хосты между 10.23.2.1 и 10.23.2.254 могли бы составлять подсеть, равно как и хосты между 10.23.1.1 и 10.23.255.254.

Подсеть определяется с помощью двух фрагментов: сетевого префикса и маски подсети (вроде той, которую вы видели в отчете команды ifconfig в предыдущем разделе). Предположим, необходимо создать подсеть, содержащую IP-адреса от 10.23.2.1 до 10.23.2.254. Сетевой префикс — та часть, которая является общей для всех адресов данной подсети; в приведенном примере это 10.23.2.0, а маской подсети будет 255.255.255.0. Посмотрим, почему эти числа правильны.

Не сразу понятно, каким образом префикс и маска работают совместно, чтобы дать вам все возможные IP-адреса в подсети. Выяснить это поможет просмотр данных чисел в двоичном представлении. Маска отмечает положения битов в IP-адресе, которые являются общими для подсети. Вот, например, двоичная запись адресов 10.23.2.0 и 255.255.255.0:

10.23.2.0:        00001010 00010111 00000010 00000000

255.255.255.0:    11111111 11111111 11111111 00000000

Теперь выделим жирным шрифтом те положения битов в адресе 10.23.2.0, которые являются единицами в адресе 255.255.255.0:

10.23.2.0:        00001010 00010111 00000010 00000000

Посмотрите на биты, которые не выделены жирным шрифтом. Для любого из них можно установить значение 1, чтобы получить правильный IP-адрес для данной подсети, за исключением случая, когда все биты являются нулями или единицами.

Собирая все воедино, можно понять, как хост с IP-адресом 10.23.2.1 и маской подсети 255.255.255.0 оказывается в той же подсети, что и любой другой компьютер, IP-адрес которого начинается с 10.23.2. Можно обозначить в целом эту подсеть как 10.23.2.0/255.255.255.0.

9.3.3. Распространенные маски подсети и нотация CIDR