Адресация компьютеров

Важной проблемой, которую нужно учитывать при объединении трех и более компьютеров, является проблема их адресации. К адресу узла сети и схеме его назначения можно предъявить следующие требования:

- адрес должен уникально идентифицировать компьютер в сети любого масштаба;

- схема назначения адресов должна сводить к минимуму ручной труд администратора и вероятность дублирования адресов;

- адрес должен иметь иерархическую структуру, удобную для построения больших сетей.

В больших сетях, состоящих из многих тысяч узлов, отсутствие иерархии адреса может привести к большим издержкам:

- конечным узлам и коммуникационному оборудованию придется оперировать с таблицами адресов, состоящими из тысяч записей;

- адрес должен быть удобен для пользователей сети, т.е. иметь символьное представление;

- адрес должен иметь по возможности компактное представление, чтобы не перегружать память коммуникационной аппаратуры - сетевых адаптеров, маршрутизаторов и т.п.

Т.к. все перечисленные требования трудно совместить в рамках какой-либо одной схемы адресации, то на практике обычно используется сразу несколько схем, так что компьютер имеет несколько адресов-имен. Каждый адрес используется в той ситуации, когда соответствующий вид адресации наиболее удобен. Для невозникновения путаницы и чтобы компьютер всегда однозначно определялся своим адресом, используются специальные вспомогательные протоколы, которые по адресу одного типа могут определить адреса других типов. Наибольшее распространение получили 3 схемы адресации узлов.

- Аппаратные адреса. Предназначены для сети небольшого или среднего размера, не имеют иерархической структуры. Типичным представителем адреса такого типа является адрес сетевого адаптера локальной сети. Такой адрес используется только аппаратурой, поэтому его стараются сделать компактным и записывают в виде двоичного или шестнадцатеричного значения, например 0091005е24а8. При задании аппаратных адресов обычно не требуется выполнение ручной работы, т.к. они либо встраиваются в аппаратуру компанией-изготовителем, либо генерируются автоматически при каждом новом запуске оборудования, причем уникальность адреса в пределах сети обеспечивает оборудование. Помимо отсутствия иерархии, использование аппаратных адресов связано с еще одним недостатком - при замене аппаратуры изменяется адрес компьютера. Более того, при установке нескольких сетевых адаптеров у компьютера появляется несколько адресов, что не удобно для пользователей сети;

- Символьные адреса или имена. Эти адреса предназначены для запоминания людьми и поэтому обычно несут смысловую нагрузку. Символьные имена легко использовать в сетях любого размера;

- Числовые составные адреса. Передача символьных имен по сети не экономична, поэтому во многих случаях для работы в больших сетях в качестве адресов узлов используют числовые составные адреса фиксированного и компактного форматов. Типичными представителями адресов этого типа являются 1Р- и 1РХ-адреса. В них поддерживается двухуровневая иерархия, адрес делится на старшую часть-номер сети, и младшую - номер узла. Такое деление позволяет передавать сообщения между сетями только на основании номера сети, а номер узла используется только после доставки сообщения в нужную сеть.

В последнее время, чтобы сделать маршрутизацию в крупных сетях более эффективной, предлагаются более сложные варианты числовой адресации, в соответствии с которыми адрес имеет 3 и более составляющих.

В современных сетях для адресации узлов применяются, как правило, одновременно все 3 приведенные выше схемы. Пользователи адресуют компьютеры символьными именами, которые автоматически заменяются в сообщениях, передаваемых по сети, на числовые номера. С помощью этих числовых номеров сообщения передаются из одной сети в другую, а после доставки сообщения в сеть назначения вместо числового номера используется аппаратный адрес компьютера.

Проблема установления соответствия между адресами различных типов, которой занимается служба разрешения имен, может решаться как полностью централизованными, так и распределенными средствами. В случае централизованного подхода в сети выделяется 1 компьютер (сервер имен), в котором хранится таблица соответствия друг другу имен различных типов, например символьных имен и числовых номеров. Все остальные компьютеры обращаются к серверу имен, чтобы по символьному имени найти числовой номер компьютера, с которым необходимо обменяться данными.

При распределенном подходе каждый компьютер сам решает задачу установления соответствия между именами. Например, если пользователь указал для узла назначения числовой номер, то перед началом передачи данных компьютер-отправитель посылает всем компьютерам сети сообщение с просьбой опознать это числовое имя. Все компьютеры, получив это сообщение, сравнивают заданный номер со своим собственным. Тот компьютер, у которого обнаружилось сообщение, посылает ответ, содержащий аппаратный адрес, после чего становится возможным отправка сообщений по локальной сети. Преимущество распределенного подхода - не предполагается выделение специального компьютера и не требуется ручного задания таблицы соответствия имен. Недостаток - необходимость широковещательных сообщений, которые перегружают сеть, т.к. они требуют обязательной обработки всеми узлами, а не только узлом назначения. Распределенный подход используется только в небольших локальных сетях.