Zły adres IPv4 (Skonfigurowany na urządzeniu końcowym).
Zła maska sieciowa (Skonfigurowana na urządzeniu końcowym).
Zły adres IPv4 bramy domyślnej (Skonfigurowany na urządzeniu końcowym).
Problemy związane z protokołem DHCP
W przypadku, w którym serwer DHCP znajduje się w sieci innej niż urządzenia końcowe, wymagane jest skonfigurowanie funkcji DHCP relay, zwanej przez Cisco “Helper-address”. Błędna konfiguracja tej funkcji bądź jej brak, może skutecznie zablokować rozgłoszeni-owe zapytania protokołu DHCP (Np. DHCPDISCOVER), niezbędne w procesie dynamicznego pozyskiwania adresów IPv4.
W systemie Cisco IOS serwer DHCP jest domyślnie aktywny, a co za tym idzie, konfiguracja funkcji DHCP relay (Helper-address) nie wymaga dodatkowej aktywacji protokołu DHCP. Może jednak zaistnieć sytuacja, w której serwer DHCP został dezaktywowany, aby go ponownie aktywować należy skorzystać z komendy [service dhcp] wydanej w trybie konfiguracji globalnej, systemu Cisco IOS.
Domyślnie funkcja DHCP relay (Helper-address), zmienia rozgłoszeni-owe wiadomości protokołu DHCP, w wiadomości unicast-owe kierowane pod wskazany w komendzie adres bądź adresy IPv4. W podobny sposób komenda ta działa również na inne protokoły sieciowe, takie jak: TFTP, DNS, NetBIOS, Boot, TACACS.
Jeżeli urządzenie końcowe nie otrzyma odpowiedzi od serwera DHCP, samo przydzieli sobie własny adres IP zwany APIPA(Automatic Private IP Addressing).
Przykładowe problemy związane z serwerem DHCP
Brak wolnych adresów IP w puli serwera DHCP.
Błędna konfiguracja serwera DHCP.
Brak komunikacji pomiędzy zapasowymi serwerami DHCP.
Błędna adresacja bramy domyślnej.
Duplikacja adresów IPv4 w sieci lokalnej (Statyczna konfiguracja adresu IPv4).
(A) 10.0.0.0255.0.0.0 (1.0.0.0 – 126.0.0.0) – Pula adresów IPv4 klasy A.
(B) 172.16.0.0255.240.0.0 (128.1.0.0 – 191.254.0.0) – Pula adresów IPv4 klasy B.
(C) 192.168.0.0255.255.0.0 (192.0.1.0 – 223.255.254.0) – Pula adresów IPv4 klasy C.
(D) 224.0.0.0 – 239.255.255.254 – Pula adresów IPv4 klasy D.
(E) 240.0.0.0 –255.255.255.255 – Pula adresów IPv4 klasy E.
Prywatne adresy IPv4:
(A) 10.0.0.0255.0.0.0 (10.0.0.0 – 10.255.255.255) – Pula prywatnych adresów IPv4 klasy A.
(B) 172.16.0.0255.240.0.0 (172.16.0.0 – 172.21.255.255) – Pula prywatnych adresów IPv4 klasy B.
(C) 192.168.0.0255.255.0.0 (192.168.0.0 – 192.168.255.255) – Pula prywatnych adresów IPv4 klasy C.
Inne adresy IPv4:
0.0.0.0255.0.0.0 – Pula adresów IPv4 wykorzystywana przez host w celu własnej identyfikacji w sieci lokalnej.
127.0.0.0255.0.0.0 – Pula adresów pętli wewnętrznej (Wykorzystywany do testowania karty sieciowej).
196.254.0.0255.255.0.0 – Pula domyślnych adresów IPv4 przydzielanych w przypadku awarii protokołu DHCP.
192.0.2.0255.255.255.0 – Pula adresów IPv4 zarezerwowana do tworzenia dokumentacji sieciowych.
192.88.99.0255.255.255.0 – Pula adresów IPv4 wykorzystywana do „6to4relay” (RFC 3068).
192.18.0.0255.254.0.0 – Pula adresów IPv4 wykorzystywana w celu badania przepustowości łącza (RFC 2544).
Adresacja (Budowa)
Subnet Number / ID – Określa pierwszy adres IP identyfikujący sieć, do której należy (np. 192.168.10.0/24).
Subnet broadcast – Określa ostatni rozgłoszeniowy adres IP sieci, do której należy (np. 192.168.10.255/24).
Network Filed – Stanowi cześć adresu identyfikującą klasę sieci A, B czy C.
Subnet Filed – Stanowi cześć adresu określającą sieć IP do której należy.
Host Filed – Stanowi cześć adresu określającą unikalny w skali jednej sieci, adres hosta.
Adresacja sieci
Proces planowania adresacji sieci, z wykorzystaniem protokołu IPv4. Można podzieli na trzy następujące etapy:
Analiza potrzeb – Polega na sprawdzeniu ile urządzeń potrzebuje dostępu do sieci, w jakich lokalizacjach się znajdują, oraz w jaki sposób powinny się między sobą komunikować. Etap ten wymaga określenia:
Które hosty powinny należeć do jednej sieci.
Ile sieci jest potrzebnych.
Ile adresów IP powinno być przypisanych do każdej z sieci.
Jaki podziału sieci wykorzystać (VLSM, CIDR).
Etap planowania – Określa wykorzystywaną przez firmę pulę adresów IP, oraz sposób ich rozdysponowania pomiędzy sieciami określonymi w punkcie pierwszym. Etap ten wymaga określenia:
Z jakich adresów IP będziemy korzystali (Publicznych bądź prywatnych adresów IP).
Jaka maska lub maski będą przypisane do określonych sieci.
Wypisania wszystkich stworzonych sieci, wraz z zakresem adresów IP z jakich będą one korzystać.
Etap wdrażania – Stanowi proces przypisywania stworzonych sieci do ich końcowych lokalizacji wraz z wyborem sposobu ich rozgłaszania. Etap ten wymaga określenia:
Gdzie zostaną użyte statyczne adresy IP (Np. na ruterach, przełącznikach, zaporach ogniowych czy serwerach).
Gdzie zostanie wykorzystane dynamiczne przydzielanie adresów IP, przy wykorzystaniu np. serwera DHCP.
Przydziałem adresów na poziomie globalnym kieruje Internetowa Korporacja ds. Nadanych Nazw i Numerów ICANN(The Internet Corporation for Assigned Names and Numbers), delegująca w tym celu, pomniejsze regionalne urzędy rejestracyjne RIR(Regional Internet Registries). Sprawują one kontrolę nad dużymi blokami adresów IPv4 oraz IPv6, rozdysponowując je pomniejszym krajowym instytucją jak i dużym dostawcą usług internetowych ISP (Internet service Provider). W kompetencji których leży przydział pojedynczych bądź niewielkich pul adresów względem użytkowników domowych bądź komercyjnych.
Przydzielane przez dostawcę ISP adresy mogą być od niego zależne (Provider aggregatable), tym samym zmiana dostawcy wymaga miany adresacji, bądź niezależne (provider independent) dzięki którym zmiana dostawcy nie musi się wiązać ze zmianą adresacji sieciowej.
Podział adresów IP (ICAN)
Adres IPv4 składa się z 32 bitów zapisywanych w postaci czterech oddzielonych do siebie kropkami oktetów, zawierających liczby z zakresu od 0 do 255. Dzięki czemu ilość możliwych do uzyskania kombinacji wynosi 232 a tym samym pozwala uzyskać 4 294 967 296 gotowych do przypisania adresów. Rosnące zapotrzebowanie na nowe adresy IP jak i nieoptymalny sposób ich nadawania w wczesnej fazie istnienia Internetu sprawiły, że zaistniała potrzeba stworzenia nowego bardziej pojemnego protokołu zwanego IPv6, którego 128 bitowy adres pozwala uzyskać 340 282 366 920 938 463 463 374 607 431 768 211 465 kombinacji.
Klasa
Zakres adresów
Liczba sieci
Liczba hostów
Pierwsze bity
A
1.0.0.0 – 126.0.0.0
127
16.777.214
0
B
128.1.0.0 – 191.254.0.0
16.382
65.534
10
C
192.0.1.0 – 223.255.254.0
2.097.159
254
110
D
224.0.0.0 – 239.255.255.254
Brak podziału
Brak podziału
1110
E
240.0.0.0 – 255.255.255.255
Zarezerwowana
–
1111
klasowy podziałał sieci IPv4
VLSM (Variable Length Subnet Mask)
W początkowej fazie rozwoju Internetu, adresy IP były przydzielane centralnie, co w latach 80 dwudziestego wieku zaczęło sprawiać wiele kłopotów, wywołanych znaczącym wzrostem ilości sieci lokalnych LAN. Aby temu zaradzić postanowiono o przekazaniu części kompetencji w zarządzaniu adresami, na ręce administratorów lokalnych. Powstała również koncepcja podziału sztywnej klasowej puli adresów, na nowe dynamiczne pule dzielone poprzez maskę podsieci zwaną maską VLSM (Variable Length Subnet Mask).
Rozwiązanie to zastosowano jedynie w stosunku do sieci LAN, natomiast z perspektywy reszty Internetu nic się nie zmieniło, co w późniejszym okresie czasu okazało się środkiem niewystarczającym do zaistniałych problemów. Nowy podział adresów polegał na tak zwanym adresowaniu podsieci (Subnet addressing), w którym bity hosta zostały oddane do dyspozycji administratora sieci, dzięki czemu mógł on dowolnie je dzielić na inne pod sieci. Natomiast pierwsze najbardziej znaczące bity klasy A, B i C pozostawały bez zmian.
Do oznaczenia które bity adresu identyfikują podsieć a które hosty, postanowiono wykorzystać maskę VLSM, składającą się z ciągu 32 bitów wskazujący podział sieci poprzez proces koniunkcji bitowej z adresem IP. Maska zapisywana była w postaci ciąg czterech oddzielonych od siebie kropkami liczb z zakresu od 0 do 255. Przykładowy adres wykorzystujący VLSM wygląda następująco:
Klasa B
Numer
sieci (16 bitów, 14 wolnych) początkowe bity 10
Identyfikator
podsieci (8 bitów)
Identyfikator hosta (8 bitów) w puli hosta odchodzą dwa
skrajne adresy.
Budowa adresu IPv4
CIDR (Classless Inter-Domain Routing)
Wprowadzenie maski VLSM stanowiło rozwiązanie przejściowe, które w oczywisty sposób nie mogło rozwiązać problemów z stale kurczącą się pulą adresów IP. W latach 90 dwudziestego wieku powstała lista zadań, które należy rozwiązać, aby Internet mógł dalej funkcjonować w obecnym kształcie. Trzy następujące problemy były na tyle dotkliwe, że wymagały podjęcia natychmiastowych działań.
W 1994 roku pula adresów klasy B była wyczerpana w połowie, a prognozy przewidywały jej kompletne zużycie do roku 1995.
Pula możliwych do osiągnięcia adresów IP była na tyle mała, że nie pozwoliła by na funkcjonowanie Internetu po roku 2000.
Znaczący przyrost nowych sieci lokalnych zwiększył ilość pozycji w globalnej tablicy trasowania, a tym samym zmniejszył ich wydajność.
Do rozwiązania powyższych zadań powołano w 1992 roku grupę roboczą ROAD(ROuting and ADdressing). Uznała ona punkt pierwszy oraz trzeci za najważniejsze do rozwiązania, odstawiając tym samym punk drugi na dalszy plan. Pierwszym krokiem nowej grupy było usunięcie pozostałości klasowego podziału na sieci w strukturach Internetu, poprzez zastosowanie rozwiązania zbliżonego do VLSM. Nowa metoda bezklasowego trasowania między domenowego CIDR (Classless Inter-Domain Routing), wprowadziła maskę podsieci w której po adresie IP występował Prefix zapisywany w postaci liczby od 0 do 32. Zmianie uległy również globalne tablice trasowania w których zaczęto stosować system hierarchiczny (hierarchical routing) zaproponowany przez Kleinrocka i Kamouna jeszcze w latach 70. Wykorzystany w nim podział puli adresów, został zaaranżowany w strukturę drzewa co znaczne zmniejszyło ilość pozycji w globalnych tablicach routingu, a tym samym rozwiązało problem trzeci.
Jako rozwiązanie punktu pierwszego postanowiono o stworzeniu nowych prywatnych puli adresów, których działanie ograniczono do sieci lokalnych LAN, dzięki czemu wszystkie urządzenia znajdujące się w np. firmie czy domach mogły korzystać z jednego lub paru adresów publicznych.
Skutki ostatniego problemu zaczęto niwelować poprzez stopniowe wprowadzanie nowego protokołu IPv6. Dysponuje on znacznie większą ilością adresów IP oraz bardziej wydajnymi metodami tworzenia globalnych tablic routingu.
