Сколько битов в памяти нужно выделить для хранения ip
Задание 13. Количество информации: Демонстрационный вариант ЕГЭ по информатике 2018; государственный выпускной экзамен 2018; тренировочные варианты ЕГЭ по информатике, тематические тестовые задания и задачи из тренажера по информатике 2018
При регистрации в компьютерной системе каждому пользователю выдаётся пароль, состоящий из 10 символов. В качестве символов используют прописные буквы латинского алфавита, т.е. 26 различных символов. В базе данных для хранения каждого пароля отведено одинаковое и минимально возможное целое число байт. При этом используют посимвольное кодирование паролей, все символы кодируют одинаковым и минимально возможным количеством бит.
Определите объём памяти (в байтах), необходимый для хранения данных о 50 пользователях.
В ответе запишите только целое число – количество байт.
- Основной формулой для решения данной задачи является:
где Q — количество вариантов символов, которые можно закодировать с помощью N бит.
Результат: 350
Решение 13 задания ЕГЭ по информатике (диагностический вариант экзаменационной работы, Тренажер ЕГЭ 2018 года, С.С. Крылов, Д.М. Ушаков):
В некоторой стране автомобильный номер состоит из 7 символов. Каждый символ может быть одной из 18 различных букв или десятичной цифрой.
Каждый такой номер в компьютерной программе записывается минимально возможным и одинаковым целым количеством байт, при этом используют посимвольное кодирование и каждый символ кодируется одинаковым и минимально возможным количеством бит.
Определите объем памяти в байтах, отводимый этой программой для записи 50 номеров.
В ответе укажите только число.
- Так как в номере может быть использована либо одна буква из 18, либо одна цифра из 10, то всего в качестве одного символа в номере может быть использован один из 28 символов:
- Определим, сколько понадобится бит для хранения одного символа в номере, для этого используем формулу N = 2 i :
- Поскольку общее количество символов в номере равно 7, то получим необходимое количество бит на хранение одного номера:
- Поскольку на хранение номера выделяется одинаковое количество байт, то переведем в байты:
- В задаче спрашивается, сколько потребуется памяти для хранения 50 номеров. Находим:
Результат: 250
Решение 13 задания ЕГЭ по информатике (контрольный вариант №1 экзаменационной работы, Тренажер 2018 года, С.С. Крылов, Д.М. Ушаков):
Репетиционный экзамен сдают 9 потоков по 100 человек в каждом. Каждому из них выделяют специальный код, состоящий из номера потока и номера в потоке. При кодировании этих номеров участников проверяющая система использует минимально возможное количество бит, одинаковое для каждого участника, отдельно для номера потока и номера в потоке. При этом для записи кода используется минимально возможное и одинаково целое количество байтов.
Каков объем информации в байтах, записанный устройством после регистрации 80 участников?
В ответе укажите только число.
- Код состоит из двух составляющих: 1. номер потока (в битах) и 2. номер по порядку (в битах). Найдем количество бит, необходимое для их хранения:
- Итого получаем 4 + 7 = 11 бит на один код. Но на хранение кода по условию выделяется целое число байт. Переведем получившийся результат в байты:
- Так как нам необходимо получить объем информации после регистрации 80 участников, то вычисляем:
Результат: 160
Решение 13 задания ЕГЭ по информатике, вариант 1 (ФИПИ, «ЕГЭ информатика и ИКТ, типовые экзаменационные варианты 2018», С.С. Крылов, Т.Е. Чуркина):
При регистрации в компьютерной системе каждому пользователю выдается пароль, состоящий из 20 символов и содержащий только арабские цифры (0, 1, 2, . 9) и буквы A, B, C, X, Y, Z. В базе данных для хранения сведений о каждом пользователе отведено одинаковое и минимально возможное целое число байт. При этом используют посимвольное кодирование паролей, все символы кодируют одинаковым и минимально возможным количеством бит. Кроме собственно пароля, для каждого пользователя в системе хранятся IP-адрес пользователя (4 байт) и дополнительные сведения, для чего выделено целое число байт; это число одно и то же для всех пользователей.
Для хранения сведений о 35 пользователях потребовалось 1400 байт. Сколько байт выделено для хранения дополнительных сведений об одном пользователе? В ответе запишите только целое число - количество байт.
Бит — это единица компьютерной информации. Дискретная. Может принимать ровно два значения: ноль и единица.
Байт = 8 бит. Другими словами, байт состоит из восьми ячеек, каждая из которых может принимать ровно два разных значения: нулик или единичку. По основам комбинаторики такая конструкция может принимать 2 8 =256 значений. То есть, одним байтом можно закодировать 256 разных значений, от 0 до 255 включительно. При этом 0=[00000000], а 255=[11111111] (в угловых скобках — значение каждого из 8 бит в байте).
Число10 | Число2 |
---|---|
0 | 00000000 |
1 | 00000001 |
2 | 00000010 |
3 | 00000011 |
. | . |
254 | 11111110 |
255 | 11111111 |
Число10 — это число в привычном нам десятичном представлении. Иногда ещё говорят, что оно имеет основание 10.
Число2 — число в двоичном представлении, с основанием 2.
В IP-адресе (IPv4) — 4 байта, то есть 32 бита. В привычном нам написании типа 192.168.0.1 через точки указаны значения каждого байта в десятичной системе. Именно поэтому каждое из чисел в IP может принимать значения от 0 до 255 включительно, не больше и не меньше.
IP-адрес может быть записан одним десятичным числом. Например, рассмотрим адрес 192.168.0.1. Мы уже знаем, что каждое число, разделённое точками — это 1 байт, то есть 8 бит в компьютерном представлении. 192=[11000000], 168=[10101000], 0=[00000000], 1=[00000001]. Это означает, что весь данный IP-адрес в компьютере выглядит как 192.168.0.1=[11000000101010000000000000000001]. Если теперь перевести двоичное число в угловых скобках в десятичную систему, но не блоками по 8 бит, а всё сразу, то получим число 3232235521. То есть, IP-адрес 192.168.0.1 можно записать одним десятичным числом 3232235521.
Тип INT (целое число) в компьютере состоит тоже из четырёх байт (как правило). Причём он может быть как знаковым (включать в себя отрицательные числа), так и беззнаковым (только положительные числа).
В первом случае за знак числа отвечает первый из 32 бит, оставшийся 31 бит задаёт число по модулю. То есть, INT может принимать значения от -2 31 до 2 31 -1.
Во втором случае (UNSIGNED INT) используются все 32 бита и число может быть только положительным, от 0 до 2 32 -1 включительно.
Здесь речь идёт именно о беззнаковом целом, UNSIGNED INT.
Для многих является откровением, что вместо ping 192.168.0.1 можно написать ping 3232235521 и всё будет работать.
user@comp:~$ ping 3232235521 PING 3232235521 (192.168.0.1) 56(84) bytes of data. 64 bytes from 192.168.0.1: icmp_seq=1 ttl=62 time=0.557 ms 64 bytes from 192.168.0.1: icmp_seq=2 ttl=62 time=0.532 ms 64 bytes from 192.168.0.1: icmp_seq=3 ttl=62 time=0.602 ms 64 bytes from 192.168.0.1: icmp_seq=4 ttl=62 time=0.410 ms
Более того, ip-адрес — это изначально четырёхбайтовая структура, не привязанная к какому-либо представлению. Привычное нам представление из четырёх чисел, разделённых точками, сделано для более удобного восприятия человеком.
Маска подсети — это конструкция из 4 байт, которая служит для операций над IP-адресом. Эти операции не так очевидны в привычном нам десятичном представлении, но ст́оит записать адрес и маску в двоичном виде, как всё становится на свои места. Например, рассмотрим IP-адрес 192.168.0.1 с маской 255.255.255.0.
Для удобства разделим пробелами байты в двоичном представлении адресов.
Дальше применяются побитовые логические операции И, ИЛИ и НЕ, и на этом надо остановиться подробнее.
Допустим, у нас есть два бита (b): b1 и b2. К битам могут быть применены следующие логические операции:
Логическая операция И (&). Результат операции b = b1 & b2 равен 1 только в том случае, когда b1 = b2 = 1, в противном случае результат равен 0. Другими словами, результат логической операции И равен 1 только в том случае, когда И первый, И второй операнды равны 1.
Логическая операция ИЛИ (|). Результат операции b = b1 | b2 равен 1 в том случае, когда ИЛИ b1 = 1, ИЛИ b2 = 1, в противном случае результат равен 0. Другими словами, результат логической операции ИЛИ равен 1 в том случае, когда хотя бы один из операндов равен 1.
Логическая операция НЕ (!) - унарная, в отличии от бинарных операций И и ИЛИ. Это означает то, что она действует только на один-единственный элемент. Логическая операция НЕ меняет значение бита на противоположное, то есть, если b = 0, то !b = 1 и наоборот, если b = 1 то !b = 0.
Побитовые операции применяются к каждому биту в цепочке.
Вернёмся к IP-адресам.
В IP-адресе и маске по 32 бита. Для того, чтобы определить подсеть, над маской и адресом применяется побитовая операция И:
То есть, мы находимся в подсети 192.168.0.0.
Для того, чтобы определить адрес компьютера в пределах подсети, над маской применяется унарная побитовая операция НЕ, а затем над результатом и IP-адресом применяется побитовая операция И:
То есть, в подсети 192.168.0.0 адрес нашего компьютера - 1.
Как выяснилось, для идентификации компьютера в сети важен не только его адрес, но и маска.
Для того, чтобы понять какие адреса могут быть во всей подсети — нужен её адрес и маска. Например, в подсети 192.168.0.0 с маской 255.255.255.0 могут существовать адреса в диапазоне от 192.168.0.1 до 192.168.0.255. Маска — обязательное значение для описания подсети.
В укороченной записи наша подсеть описывается как 192.168.0.0/24. Откуда берётся число 24 в конце?
Вернёмся к двоичному представлению маски и IP-адреса.
24 — это количество единиц в начале маски (3 байта по 8 бит, 3 × 8 = 24). Укороченная запись возможна только тогда, когда маска выглядит как [блок_единиц][блок_нулей].
Например, подсеть 192.168.4.0/23 — это подсеть 192.168.4.0 с маской 255.255.254.0, в которой IP-адреса компьютеров могут принимать значения от 192.168.4.1 до 192.168.5.255 включительно.
Первые 23 бита определяют подсеть, последние 9 бит — адреса компьютеров в подсети.
Обычно людям непонятно откуда берётся пятёрка в третьем байте IP-адреса (вместо четвёрки). При написании в двоичном представлении — это очевидно.
Каждый узел в сети TCP/IP может быть однозначно идентифицирован IP-уровнем по адресу, который имеет формат <идентификатор сети, номер узла>. Строго говоря, адрес на части не делится и читается как единое целое. Для точного определения узла всегда используется полный адрес. Между полями нет разделения. На практике по записи IP-адреса трудно определить границы полей.
Ниже показан общий формат IP-адреса:
в формате xxx. xxx. xxx. xxx
В десятичной записи адреса могут варьироваться от 0. 0. 0. 0 до 255. 255. 255. 255. За исключением первого, любой байт может определять номер сети и узла. Первый байт всегда показывает номер сети.
Каждый байт (октет) имеет длину 8 бит. Он может определять сеть, подсеть или узел сети.
Для представления IP-адреса используются 32 бита, разделенные на 4 байта. Номер сети может распространяться с первого байта на второй и третий. То же самое происходит с частью адреса, определяющей узел сети ххх. Он представляет собой десятичное число от 0 до 255 (именно по этой причине используются три х).
IP-адреса делятся на пять классов: A, B, C, D и E. Документ RFC 791, определяющий эту классификацию, ничего не говорит о подсетях. Классы позволяют организовывать различное количество сетей и узлов в них. A, B и C используются для представления адресов сетей и узлов сети. Класс D – это специальный тип адреса, используемый для групповой рассылки (например, OSPF при рассылке маршрутной информации и IP при групповой рассылке используют этот тип адреса). Класс Е зарезервирован в экспериментальных целях.
Определение класса
Для присвоения адресов сетям и узлам используются адреса классов A, B и C. Класс D не используется, а адреса Е никогда не присваиваются. На рисунке видно, как на самом деле определяются классы. Как сетевой узел определяет адрес, которому принадлежит класс? Поскольку длина идентификатора сети меняется (в зависимости от класса), был придуман простой метод, позволяющий программному обеспечению определить класс адреса, а значит и длину номера сети.
В современном мире электронная техника развивается семимильными шагами. Каждый день появляется что-то новое, и это не только небольшие улучшения уже существующих моделей, но и результаты применения инновационных технологий, позволяющих в разы улучшить характеристики.
Не отстает от электронной техники и приборостроительная отрасль – ведь чтобы разработать и выпустить на рынок новые устройства, их необходимо тщательно протестировать, как на этапе проектирования и разработки, так и на этапе производства. Появляются новая измерительная техника и новые методы измерения, а, следовательно – новые термины и понятия.
Для тех, кто часто сталкивается с непонятными сокращениями, аббревиатурами и терминами и хотел бы глубже понимать их значения, и предназначена эта рубрика.
IP-адрес (Internet Protocol Address) — уникальный сетевой адрес узла в компьютерной сети, построенной по протоколу IP. В сети Интернет требуется глобальная уникальность адреса, в случае работы в локальной сети требуется уникальность адреса в пределах сети.
Internet Protocol — межсетевой протокол. Относится к маршрутизируемым протоколам сетевого уровня семейства TCP/IP.
Форматы адреса
IPv4 (Internet Protocol version 4) — четвёртая версия IP протокола, первая широко используемая.
IPv4 использует 32-битные адреса, ограничивающие адресное пространство 2 32 возможными уникальными адресами.
Представление адреса
Для удобства работы с IP – адресами 32- разрядную последовательность обычно разделяют на 4 части по 8 бит (на октеты), каждый октет переводят в десятичное число и при записи разделяют эти числа точками. В таком виде (это представление называется «dotted-decimal notation») IP.
Значение крайнего правого бита в октете – 1, значения остальных, справа налево – 2, 4, 8, 16, 32, 64 и 128.
Чтобы определить значение октета, нужно сложить значения позиций, где присутствует двоичная единица.
Таким образом, значение каждого из четырех октетов находится в диапазоне от 0 до 255. IP адрес делится а две части: идентификатор сети и узла (определяет узел TCP/IP).
Иерархическая структура IP-адресов представлена ниже:
Классы IP – адресов и маски подсети по умолчанию
IP-адрес и маска подсети совместно определяют то, какая часть IP-адреса является сетевой, а какая – соответствует адресу узла.
IP-адреса разделяются на 5 классов: A, B, C, D, E.
У адресов класса A старший бит установлен 0. Длина сетевого префикса - 8 бит. Для номера узла выделяется 3 байта (24 бита).
У адресов класса B два старших бита установлены в 1 и 0 соответственно. Длина сетевого префикса - 16 бит. Поле номера узла тоже имеет длину 16 бит. Класс B предназначен для применения в сетях среднего размера.
У адресов класса C три старших бита установлены в 1, 1 и 0 соответственно. Префикс сети имеет длину 24 бита, номер узла - 8 бит. Класс C предназначен для сетей с небольшим количеством узлов.
Адреса класса D представляют собой специальные адреса, не относящиеся к отдельным сетям. Первые 4 бита этих адресов равны 1110. Таким образом, значение первого октета этого диапазона адресов находится в пределах от 224 до 239. Адреса класса D используются для многоадресатных пакетов, с помощью которых во многих разных протоколах данные передаются многочисленным группам хостов. Эти адреса можно рассматривать как заранее запрограммированные в логической структуре большинства сетевых устройств.
Адреса в диапазоне 240.0.0.0 - 255.255.255.255 называются адресами класса E. Первый октет этих адресов начинается с битов 1111. Эти адреса зарезервированы для будущих дополнений в схеме адресации IP. Но возможность того, что эти дополнения когда-либо будут приняты, находится под вопросом, поскольку уже появилась версия 6 протокола IP (IPv6).
Характеристики адресов разного класса
Классовая и бесклассовая адресация
Классовая IP адресация — это метод IP-адресации, который не позволяет рационально использовать ограниченный ресурс уникальных IP-адресов, т.к. не возможно использование различных масок подсетей. В классовом методе адресации используется фиксированная маска подсети, поэтому класс сети (см. выше) всегда можно идентифицировать по первым битам.
Бесклассовая IP адресация (Classless Inter-Domain Routing – CIDR) — это метод IP-адресации, который позволяет рационально управлять пространством IP адресов. В бесклассовом методе адресации используются маски подсети переменной длины (variable length subnet mask — VLSM).
Возможные значения масок подсети при бесклассовом методе адресации (широко применяется в современных сетях):
Адреса одноадресных, широковещательных и многоадресных рассылок
Помимо классов, IP-адреса делятся на категории, предназначенные для одноадресных, широковещательных или многоадресных рассылок. С помощью IP-адресов узлы могут обмениваться данными в режиме «один к одному» (одноадресная рассылка), «один ко многим» (многоадресная рассылка) или «один ко всем» (широковещательная рассылка).
Одноадресная рассылка
Пакет с одноадресным назначением предназначен конкретному узлу. Пример: узел с IP-адресом 192.168.1.5 (источник) запрашивает веб-страницу с сервера с IP-адресом 192.168.1.200 (адресат).
Для отправки и приема одноадресного пакета в заголовке IP-пакета должен указываться IP-адрес назначения. Кроме того, в заголовке кадра Ethernet должен быть MAC-адрес назначения. IP-адрес и MAC-адрес – это данные для доставки пакета одному узлу.
Широковещательная рассылка
В пакете широковещательной рассылки содержится IP-адрес назначения, в узловой части которого присутствуют только единицы (1). Это означает, что пакет получат и обработают все узлы в локальной сети (домене широковещательной рассылки).
В сети класса C 192.168.1.0 с маской подсети по умолчанию 255.255.255.0 используется адрес широковещательной рассылки 192.168.1.255. Узловая часть – 255 или двоичное 11111111 (все единицы).
В сети класса B 172.16.0.0 с маской подсети по умолчанию 255.255.0.0 используется адрес широковещательной рассылки 172.16.255.255.
В сети класса A 10.0.0.0 с маской подсети по умолчанию 255.0.0.0 используется адрес широковещательной рассылки 10.255.255.255.
Для сетевого IP-адреса широковещательной рассылки нужен соответствующий MAC-адрес в кадре Ethernet. В сетях Ethernet используется MAC-адрес широковещательной рассылки из 48 единиц, который в шестнадцатеричном формате выглядит как FF-FF-FF-FF-FF-FF.
Многоадресная рассылка
Адреса многоадресных рассылок позволяют исходному устройству рассылать пакет группе устройств.
Устройства, относящиеся к многоадресной группе, получают ее IP-адрес. Диапазон таких адресов – от 224.0.0.0 до 239.255.255.255. Поскольку адреса многоадресных рассылок соответствуют группам адресов (которые иногда называются группами узлов), они используются только как адресаты пакета. У источника всегда одноадресный адрес.
Как и одноадресным или широковещательным адресам, IP-адресам многоадресной рассылки нужен соответствующий MAC-адрес, позволяющий доставлять кадры в локальной сети. MAC-адрес многоадресной рассылки – это особое значение, которое в шестнадцатеричном формате начинается с 01-00-5E. Нижние 23 бита IP-адреса многоадресной группы преобразуются в остальные 6 шестнадцатеричных символов адреса Ethernet. Пример: шестнадцатеричное значение 01-00-5E-0F-64-C5. Каждому шестнадцатеричному символу соответствует 4 двоичных бита.
Структура пакета
Пакет IP содержит 14 полей, из которых 13 являются обязательными. Четырнадцатое поле предназначено для необязательных опций. Поля используют порядок байтов от старшего к младшему, старшие биты идут первыми. Первый бит имеет номер 0. Таким образом, например, поле с версией находится в четырех старших битах первого байта.
Differentiated Services Code Point
Explicit Congestion Notification
Контрольная сумма заголовка
Опции (если размер заголовка > 5)
Версия
Первым полем пакета является версия протокола размером в четыре бита. Для IPv4 это 4.
Размер заголовка
Следующие четыре бита содержат размер заголовка пакета в 32-х битных словах. Поскольку число опций не постоянно, указание размера важно для отделения заголовка от данных. Минимальное значения равно 5 (5×32=160 бит, 20 байт), максимальное — 15 (60 байт).
Differentiated Services Code Point (DSCP)
Изначально называлось «тип обслуживания» (Type of Service, ToS), в настоящее время определяется RFC2474 как «Differentiated Services». Используется для разделения трафика на классы обслуживания, например для установки чувствительному к задержкам трафику, такому как VoIP большего приоритета.
Указательперегрузки (Explicit Congestion Notification, ECN)
Предупреждение о перегрузке сети без потери пакетов. Является необязательной функцией и используется только если оба хоста ее поддерживают.
Размер пакета
16-битный полный размер пакета в байтах, включая заголовок и данные. Минимальный размер равен 20 байтам (заголовок без данных), максимальный — 65535 байт. Хосты обязаны поддерживать передачу пакетов размером не менее 576 байт, но современные реализации обычно поддерживают гораздо больший размер. Пакеты большего размера, чем поддерживает канал связи, фрагментируются.
Идентификатор
Преимущественно используется для идентификации фрагментов пакета если он был фрагментирован. Существуют эксперименты по его использованию для других целей, таких как добавление информации о трассировке пакета для упрощения отслеживания пути пакета с подделанным адресом источника.
Поле размером три бита содержащее флаги контроля над фрагментацией. Биты, от старшего к младшему, означают:
Если установлен флаг «не фрагментировать», то в случае необходимости фрагментации такой пакет будет уничтожен. Может использоваться для передачи данных хостам, не имеющим достаточных ресурсов для обработки фрагментированных пакетов.
Флаг «есть фрагменты» должен быть установлен в 1 у всех фрагментов пакета, кроме последнего. У нефрагментированных устанавливается в 0 — такой пакет считается собственным последним фрагментом.
Смещение фрагмента
Поле размером в 13 бит, указывает смещение текущего фрагмента от начала передачи фрагментированного пакета в блоках по 8 байт. Позволяет 2 13 ×8=65536 байт смещения, что превышает максимальный размер пакета.
«Время жизни» (Time to Live, TTL) пакета.
Указывает, данные какого протокола содержит пакет (например, TCP или ICMP).
Контрольная сумма заголовка
16-битная контрольная сумма, используемая для проверки целостности заголовка. Каждый хост или маршрутизатор сравнивает контрольную сумму заголовка со значением этого поля и отбрасывает пакет, если они не совпадают. Целостность данных IP не проверяет — она проверяется протоколами более высоких уровней (такими, как TCP или UDP), которые тоже используют контрольные суммы.
Поскольку TTL уменьшается на каждом шаге прохождения пакета, сумма тоже должна вычисляться на каждом шаге. Метод пересчета контрольной суммы определен в RFC1071.
Адрес источника
32-х битный адрес отправителя пакета. Может не совпадать с настоящим адресом отправителя из-за трансляции адресов.
Адрес назначения
32-х битный адрес получателя пакета.
За адресом назначения может следовать поле дополнительных опций, но оно используется редко. Размер заголовка в этом случае должен быть достаточным чтобы вместить все опции (с учетом дополнения до целого числа 32-х битных слов).
Если список опций не является концом заголовка, он должен оканчиваться опцией 0x00. Опции имеют следующий формат:
- Замечание: Размер заголовка более 5 указывается на присутствие опций и необходимость их обработки.
- Замечание: Поля «копировать», «класс опции» и «номер опции» иногда называют одним восьмибитным полем «тип опции».
Сравнение протоколов IP версии 4 (IPv4) и IP версии 6 (IPv6)
Более двадцати лет назад в IPv4 была предложена стратегия адресации, которая, будучи вполне подходящей для того времени, привела к неэффективному распределению адресов.
Адреса классов А и В покрывают 75% всего адресного пространства IPv4, но относительное число организаций, которые могли бы использовать сети этих классов, не превышает 17000. Сетей класса С значительно больше, чем сетей классов А и В, но количество доступных IP-адресов ограничивается всего 12,5% от их общего числа, равного 4 млрд.
В сетях класса С не может быть более 254 узлов, что не соответствует потребностям достаточно крупных организаций, но которые вместе с тем не настолько велики, чтобы получить адреса классов А и В. Даже если бы существовало больше адресов сетей классов А, В и С, слишком большое их число привело бы к тому, что маршрутизаторы сети Internet были бы вынуждены обрабатывать огромное количество таблиц маршрутизации, хранящих маршруты ко всем сетям.
За последние два десятилетия был разработан ряд технологий, расширяющих IPv4 и направленных для модернизации существующей 32-битовой схемы адресации. Две наиболее значительные из них — это маски подсетей и маршрутизация CIDR (Classless InterDomain Routing — бесклассовая междоменная маршрутизация).
В перспективе стандарт IPv6 должен заменить IPv4 в качестве доминирующего протокола в сети Internet.
К. Е. Самуйлов, Д. С. Кулябов Учебно-методическое пособие по курсу “Сети и системы телекоммуникаций”, М. Издательство Российского университета дружбы народов, 2002г
Адрес документа в Интернете (с английского — URL — Uniform Resource Locator) состоит из следующих частей:
Каталоги на сервере разделяются прямым слэшем «/»
Порядковый номер компьютера в сети
Определение маски сети
В терминологии сетей TCP/IP маской сети называется двоичное число, определяющее, какая часть IP-адреса узла сети относится к адресу сети, а какая — к адресу самого узла в этой сети. Обычно маска записывается по тем же правилам, что и IP-адрес, — в виде четырех байтов, причем каждый байт записывается в виде десятичного числа. При этом в маске сначала (в старших разрядах) стоят единицы, а затем с некоторого разряда — нули. Адрес сети получается в результате применения поразрядной конъюнкции к заданному IP-адресу узла и маске.
Например, если IP-адрес узла равен 211.132.255.41, а маска равна 255.255.201.0, то адрес сети равен 211.132.201.0
Для узла с IP-адресом 200.15.70.23 адрес сети равен 200.15.64.0. Чему равно наименьшее возможное значение третьего слева байта маски? Ответ запишите в виде десятичного числа.
✍ Решение:
- Третий байт слева соответствует числу 70 в IP-адресе и 64 — в адресе сети.
- Адрес сети — это результат поразрядной конъюнкции маски и IP-адреса в двоичной системе:
- Наименьшим возможным результатом маски может быть:
- Здесь самый старший бит взят за единицу, хотя для результата конъюнкции можно было взять ноль (0 & 0 = 0). Однако, так как следом стоит гарантированная единица, значит, в старший бит ставим тоже 1. Как известно, в маске сначала идут единицы, а потом нули (не может быть такого: 0100…, а может быть только так: 1100…).
- Переведем 110000002 в 10-ю систему счисления и получим 192 .
Результат: 192
Пошаговое решение данного 12 задания ЕГЭ по информатике доступно в видеоуроке:
В терминологии сетей TCP/IP маской сети называется двоичное число, определяющее, какая часть IP-адреса узла сети относится к адресу сети, а какая – к адресу самого узла в этой сети. Обычно маска записывается по тем же правилам, что и IP-адрес, – в виде четырёх байтов, причём каждый байт записывается в виде десятичного числа. При этом в маске сначала (в старших разрядах) стоят единицы, а затем с некоторого разряда – нули.
Адрес сети получается в результате применения поразрядной конъюнкции к заданному IP-адресу узла и маске.
Например, если IP-адрес узла равен 231.32.255.131, а маска равна 255.255.240.0, то адрес сети равен 231.32.240.0.
Для узла с IP-адресом 57.179.208.27 адрес сети равен 57.179.192.0. Каково наибольшее возможное количество единиц в разрядах маски?
✍ Решение:
- Поскольку адрес сети получается в результате применения поразрядной конъюнкции к заданному IP-адресу узла и маске, то получим:
- Так как первые два байта слева в IP-адресе узла и адресе сети совпадают, значит, в маске для получения такого результата при поразрядной конъюнкции в двоичной системе должны быть все единицы. Т.е.:
- Для того, чтобы найти оставшиеся два байта маски, необходимо перевести соответствующие байты в IP-адресе и адресе сети в 2-ю систему счисления. Сделаем это:
- Теперь посмотрим, какая может быть маска для данного байта. Пронумеруем биты маски справа налево:
- Для 5-го бита получаем: ? & 0 = 0 -> в маске может находиться как единица, так и 0. Но так как по заданию у нас спрашивается наибольшее возможное количество единиц, то значит, необходимо сказать, что в маске данный бит равен 1.
- Для 4-го бита получаем: ? & 1 = 0 -> в маске может находиться только 0.
- Так как в маске сначала идут единицы, а затем все нули, то после этого нуля в 4-м бите все остальные будут нули. И 4-й слева байт маски будет равен 010.
- Получим маску: 11111111.11111111.11100000.00000000.
- Посчитаем количество единиц в маске:
Результат: 19
Подробное решение 12 задания демоверсии ЕГЭ 2018 года смотрите на видео:
Два узла, находящиеся в разных подсетях, имеют IP-адреса 132.46.175.26 и 132.46.170.130. В масках обеих подсетей одинаковое количество единиц. Укажите наименьшее возможное количество единиц в масках этих подсетей.
- В маске подсети сначала следуют единичные биты, которые соответствуют адресу подсети в IP-адресе компьютера. Так как адреса подсети двух компьютеров из условия задачи разные, но при этом количество единиц в их масках совпадает, то необходимо определить в IP-адресах компьютеров первый слева бит, который у них будет различен. Этот бит будет относиться к адресу подсети, а остальные биты, идущие справа от него, могут относиться уже к адресу компьютера.
- Таким образом, найдем первый слева различный бит:
- Получаем, что в маске подсети все биты, включая тот, что соответствует выделенным, будут равны единице. Отобразим это, переводя в двоичную систему счисления только интересующий нас байт. Выделим ту часть адресов, которая соответствует наименьшему возможному адресу подсети (соответственно, наименьшему количеству единиц в маске):
- 255 для маски — это 8 единиц. Посчитаем общее количество единиц в маске (она одинакова для обеих компьютеров):
Ответ: 22
Количество различных значений маски
Для узла с IP-адресом 93.138.161.94 адрес сети равен 93.138.160.0. Для скольких различных значений маски это возможно?
✍ Решение:
Результат: 5
Видеоразбор задания:
Число компьютеров в сети
Количество компьютеров сети определяется по маске: младшие биты маски — нули — отведены в IP-адресе компьютера под адрес компьютера в подсети.
Если маска:
То число компьютеров в сети:
Из них 2 специальных: адрес сети и широковещательный адрес
Сетевые адреса
IP-адрес – адрес компьютера (32-битное число), состоящий из: номер сети + номер компьютера в сети (адрес узла):
Маска подсети:
- необходима для определения того, какие компьютеры находятся в той же подсети;
- маска в двоичном коде всегда имеет структуру: сначала все единицы, затем все нули:
Та часть IP-адреса, которая соответствует битам маски равным единице, относится к адресу сети, а часть, соответствующая битам маски равным нулю – это числовой адрес компьютера
Определение номера компьютера
Если маска подсети 255.255.255.128 и IP-адрес компьютера в сети 122.191.12.189, то номер компьютера в сети равен _____.
✍ Решение:
- Единичные биты маски (равные единице) определяют адрес подсети, т.к. адрес подсети — это результат поразрядной конъюнкции (логического умножения) битов маски с IP-адресом.
- Остальная часть маски (начиная с первого нуля) определяет номер компьютера.
- Поскольку в двоичном представлении число 255 — это восемь единиц (11111111), то при поразрядной конъюнкции с любым числом, возвращается то же самое число (1 ∧ 0 = 0; 1 ∧ 1 = 1). Таким образом, те байты в маске, которые равны числам 255, мы рассматривать не будем, т.к. они определяют адрес подсети.
- Начнем рассмотрение с байта равного 128. Ему соответствует байт 189 IP-адреса. Переведем эти числа в двоичную систему счисления:
- Те биты IP-адреса, которые соответствуют нулевым битам маски, служат для определения номера компьютера. Переведем получившееся двоичное число в десятичную систему счисления:
Результат: 61
Подробное решение данного задания смотрите на видео:
Расчет номера сети по IP-адресу и маске сети
В маске подсети старшие биты, отведенные в IP-адресе компьютера для номера сети, имеют значение 1 (255); младшие биты, отведенные в IP-адресе компьютера для адреса компьютера в подсети, имеют значение 0.
Определение адреса сети по IP-адресу и маске сети
В терминологии сетей TCP/IP маской сети называют двоичное число, которое показывает, какая часть IP-адреса узла сети относится к адресу сети, а какая – к адресу узла в этой сети. Адрес сети получается в результате применения поразрядной конъюнкции к заданному адресу узла и его маске.
По заданным IP-адресу узла сети и маске определите адрес сети:
При записи ответа выберите из приведенных в таблице чисел четыре элемента IP-адреса и запишите в нужном порядке соответствующие им буквы без точек.
A | B | C | D | E | F | G | H |
0 | 145 | 255 | 137 | 128 | 240 | 88 | 92 |
✍ Решение:
Результат: BHEA
Предлагаем посмотреть подробный видеоразбор:
Решение заданий 12 ЕГЭ по информатике
Многоадресная рассылка
Адреса многоадресных рассылок позволяют исходному устройству рассылать пакет группе устройств.
Устройства, относящиеся к многоадресной группе, получают ее IP-адрес. Диапазон таких адресов – от 224.0.0.0 до 239.255.255.255. Поскольку адреса многоадресных рассылок соответствуют группам адресов (которые иногда называются группами узлов), они используются только как адресаты пакета. У источника всегда одноадресный адрес.
Как и одноадресным или широковещательным адресам, IP-адресам многоадресной рассылки нужен соответствующий MAC-адрес, позволяющий доставлять кадры в локальной сети. MAC-адрес многоадресной рассылки – это особое значение, которое в шестнадцатеричном формате начинается с 01-00-5E. Нижние 23 бита IP-адреса многоадресной группы преобразуются в остальные 6 шестнадцатеричных символов адреса Ethernet. Пример: шестнадцатеричное значение 01-00-5E-0F-64-C5. Каждому шестнадцатеричному символу соответствует 4 двоичных бита.
Структура пакета
Пакет IP содержит 14 полей, из которых 13 являются обязательными. Четырнадцатое поле предназначено для необязательных опций. Поля используют порядок байтов от старшего к младшему, старшие биты идут первыми. Первый бит имеет номер 0. Таким образом, например, поле с версией находится в четырех старших битах первого байта.
Differentiated Services Code Point
Explicit Congestion Notification
Контрольная сумма заголовка
Опции (если размер заголовка > 5)
Версия
Первым полем пакета является версия протокола размером в четыре бита. Для IPv4 это 4.
Размер заголовка
Следующие четыре бита содержат размер заголовка пакета в 32-х битных словах. Поскольку число опций не постоянно, указание размера важно для отделения заголовка от данных. Минимальное значения равно 5 (5×32=160 бит, 20 байт), максимальное — 15 (60 байт).
Differentiated Services Code Point (DSCP)
Изначально называлось «тип обслуживания» (Type of Service, ToS), в настоящее время определяется RFC2474 как «Differentiated Services». Используется для разделения трафика на классы обслуживания, например для установки чувствительному к задержкам трафику, такому как VoIP большего приоритета.
Указательперегрузки (Explicit Congestion Notification, ECN)
Предупреждение о перегрузке сети без потери пакетов. Является необязательной функцией и используется только если оба хоста ее поддерживают.
Размер пакета
16-битный полный размер пакета в байтах, включая заголовок и данные. Минимальный размер равен 20 байтам (заголовок без данных), максимальный — 65535 байт. Хосты обязаны поддерживать передачу пакетов размером не менее 576 байт, но современные реализации обычно поддерживают гораздо больший размер. Пакеты большего размера, чем поддерживает канал связи, фрагментируются.
Идентификатор
Преимущественно используется для идентификации фрагментов пакета если он был фрагментирован. Существуют эксперименты по его использованию для других целей, таких как добавление информации о трассировке пакета для упрощения отслеживания пути пакета с подделанным адресом источника.
Поле размером три бита содержащее флаги контроля над фрагментацией. Биты, от старшего к младшему, означают:
Если установлен флаг «не фрагментировать», то в случае необходимости фрагментации такой пакет будет уничтожен. Может использоваться для передачи данных хостам, не имеющим достаточных ресурсов для обработки фрагментированных пакетов.
Флаг «есть фрагменты» должен быть установлен в 1 у всех фрагментов пакета, кроме последнего. У нефрагментированных устанавливается в 0 — такой пакет считается собственным последним фрагментом.
Смещение фрагмента
Поле размером в 13 бит, указывает смещение текущего фрагмента от начала передачи фрагментированного пакета в блоках по 8 байт. Позволяет 2 13 ×8=65536 байт смещения, что превышает максимальный размер пакета.
«Время жизни» (Time to Live, TTL) пакета.
Указывает, данные какого протокола содержит пакет (например, TCP или ICMP).
Контрольная сумма заголовка
16-битная контрольная сумма, используемая для проверки целостности заголовка. Каждый хост или маршрутизатор сравнивает контрольную сумму заголовка со значением этого поля и отбрасывает пакет, если они не совпадают. Целостность данных IP не проверяет — она проверяется протоколами более высоких уровней (такими, как TCP или UDP), которые тоже используют контрольные суммы.
Поскольку TTL уменьшается на каждом шаге прохождения пакета, сумма тоже должна вычисляться на каждом шаге. Метод пересчета контрольной суммы определен в RFC1071.
Адрес источника
32-х битный адрес отправителя пакета. Может не совпадать с настоящим адресом отправителя из-за трансляции адресов.
Адрес назначения
32-х битный адрес получателя пакета.
За адресом назначения может следовать поле дополнительных опций, но оно используется редко. Размер заголовка в этом случае должен быть достаточным чтобы вместить все опции (с учетом дополнения до целого числа 32-х битных слов).
Если список опций не является концом заголовка, он должен оканчиваться опцией 0x00. Опции имеют следующий формат:
- Замечание: Размер заголовка более 5 указывается на присутствие опций и необходимость их обработки.
- Замечание: Поля «копировать», «класс опции» и «номер опции» иногда называют одним восьмибитным полем «тип опции».
Сравнение протоколов IP версии 4 (IPv4) и IP версии 6 (IPv6)
Более двадцати лет назад в IPv4 была предложена стратегия адресации, которая, будучи вполне подходящей для того времени, привела к неэффективному распределению адресов.
Адреса классов А и В покрывают 75% всего адресного пространства IPv4, но относительное число организаций, которые могли бы использовать сети этих классов, не превышает 17000. Сетей класса С значительно больше, чем сетей классов А и В, но количество доступных IP-адресов ограничивается всего 12,5% от их общего числа, равного 4 млрд.
В сетях класса С не может быть более 254 узлов, что не соответствует потребностям достаточно крупных организаций, но которые вместе с тем не настолько велики, чтобы получить адреса классов А и В. Даже если бы существовало больше адресов сетей классов А, В и С, слишком большое их число привело бы к тому, что маршрутизаторы сети Internet были бы вынуждены обрабатывать огромное количество таблиц маршрутизации, хранящих маршруты ко всем сетям.
За последние два десятилетия был разработан ряд технологий, расширяющих IPv4 и направленных для модернизации существующей 32-битовой схемы адресации. Две наиболее значительные из них — это маски подсетей и маршрутизация CIDR (Classless InterDomain Routing — бесклассовая междоменная маршрутизация).
В перспективе стандарт IPv6 должен заменить IPv4 в качестве доминирующего протокола в сети Internet.
К. Е. Самуйлов, Д. С. Кулябов Учебно-методическое пособие по курсу “Сети и системы телекоммуникаций”, М. Издательство Российского университета дружбы народов, 2002г
Адрес документа в Интернете (с английского — URL — Uniform Resource Locator) состоит из следующих частей:
Каталоги на сервере разделяются прямым слэшем «/»
Ip-адрес и доменное имя сайта: правила построения
На месте преступления были обнаружены четыре обрывка бумаги. Следствие установило, что на них записаны фрагменты одного IP-адреса. Криминалисты обозначили эти фрагменты буквами А, Б, В и Г. Восстановите IP-адрес. В ответе укажите последовательность букв, обозначающих фрагменты, в порядке, соответствующем IP-адресу.
- Вспомним правила построения IP-адреса.
- Исключим фрагменты, которые не могут соответствовать началу IP-адреса: это фрагмент Б (с точки не может начинаться IP-адрес).
- Исключим фрагменты, которые не могут соответствовать концу IP-адреса: это фрагмент В (отсутствие точки в начале, и, при этом, в остальных фрагментах нет таких, где в конце стояла бы точка ( ***. )).
- Фрагмент А должен быть либо на последнем месте, либо после него должен находиться только Б (так как следом должна идти точка).
- Фрагмент Б может находиться только в конце, так как последующий за ним фрагмент увеличит число до величины, большей 255, чего не может быть в IP-адресе (например, 322).
- Переберем оставшиеся варианты, и найдем искомый IP-адрес:
Ответ: ВГАБ
Ответ:fgbadec
Количество адресов компьютеров
В терминологии сетей TCP/IP маской подсети называется 32-разрядное двоичное число, определяющее, какие именно разряды IP-адреса компьютера являются общими для всей подсети — в этих разрядах маски стоит 1. Обычно маски записываются в виде четверки десятичных чисел — по тем же правилам, что и IP-адреса.
Для некоторой подсети используется маска 255.255.255.192. Сколько различных адресов компьютеров теоретически допускает эта маска, если два адреса (адрес сети и широковещательный) не используют?
Читайте также: