Как определить, виден ли один адрес IPv4 с другого?

Я изучаю сетевые технологии TCP/IP и испытываю небольшие затруднения в понимании всего этого. Меня интересует, как можно определить, может ли пакет от одного хоста достичь другого, основываясь на топологии сети и IP-адресах.

Например, может ли 10.0.0.4 “увидеть” 192.168.0.100? Что определяет, в какой подсети находится устройство?

Если у меня есть один маршрутизатор на 10.0.0.1 и другой на 10.0.0.2, как могут хосты, подключенные к 10.0.0.1, общаться с хостами на 10.0.0.2?

IP-адрес устройства в сочетании с его маской подсети определяет, в какой подсети оно находится.

Маска подсети в двоичном виде имеет двоичные единицы для всех битов “слева” (наиболее значимых), представляющих номер сети, и двоичные нули для всех битов “справа” (наименее значимых), представляющих номер хоста этого устройства в его подсети. Выполняя побитовую операцию “И” между IP-адресом и маской подсети, вы получаете номер подсети.

Когда хосту необходимо отправить пакет на другой IP-адрес, он проверяет, находится ли целевой IP-адрес в той же подсети. Если это так, хост проверяет через ARP (я предполагаю, что здесь используется Ethernet или подобная технология локальной сети), чтобы найти MAC-адрес целевого устройства, чтобы адресовать кадр непосредственно другому хосту на уровне Ethernet. Если целевой адрес не находится в той же подсети, тогда хост проверяет через ARP MAC-адрес своего шлюза по умолчанию и адресует только кадр Ethernet на MAC-адрес шлюза по умолчанию (целевой IP-адрес по-прежнему остается адресом конечного хоста), так что шлюз получает пакет и может взять на себя ответственность за его пересылку дальше к следующему узлу по наилучшему маршруту к целевому хосту.

По этой причине ваш шлюз по умолчанию должен находиться в той же подсети, что и ваш IP-адрес.

Таким образом, хост на 10.0.0.4 может достичь хоста на 192.168.0.100, если есть один или несколько маршрутизаторов, обеспечивающих связь между этими двумя подсетями.

Я изучаю сетевые технологии TCP/IP и испытываю небольшие затруднения в понимании всего этого. Меня интересует, как можно определить, может ли пакет от одного хоста достичь другого, основываясь на топологии сети и IP-адресах.

Более-менее все можно сделать доступным (либо правильным образом, либо творчески), но вы не можете определить это исключительно по IP-адресам или даже посмотрев на карту сети.

Когда вы смотрите на схему одной сети, разумно предположить, что все маршрутизируется, и каждая подсеть доступна из любой другой подсети, если не указано иное, поскольку это настоящая цель сетевой технологии.

На практике, однако, вам необходимо знать конфигурацию всех участвующих маршрутизаторов – какой IP-адрес/маска подсети настроены для каждого интерфейса? есть ли у маршрутизаторов маршруты на каждом этапе пути? (или, если нет, применяются ли такие обходные пути, как NAT или proxy-ARP, чтобы компенсировать это?) И есть ли у них маршруты обратно из B в A? (часто забывают, что маршруты необходимы в обоих направлениях; ответы не знают автоматически, как вернуться)

Вы всегда начинаете с своего локального сетевого сегмента. Ваша “маска подсети” или “префиксная длина” указывает ОС, находится ли данный адрес в том же сегменте, что и ваш. (Невозможно сказать только по адресам – например, 192.168.2.9 и 192.168.3.15 могут находиться в одной /16 или в двух разных /24 – но это легко вычислить, когда известна маска подсети.)

Как правило, хост будет локален одной подсети и иметь один маршрут через один шлюз для всего остального. Интерфейс маршрутизатора, с другой стороны, будет локален как минимум для двух подсетей (или трех, или четырех) и потенциально будет иметь множество маршрутов для многих сетей через различные шлюзы. (Хотя это не строгое разделение; хосты тоже могут иметь маршруты, просто это обычно не входит в их задачу.)

Это предполагает, что конфигурация выполнена правильно и 1:1 отражает актуальную топологию. На практике IP гораздо более гибок, и используются все возможные уловки, например, несколько IP-подсетей, сосуществующих в одном сегменте (где хосты могут или могут не знать о других подсетях, которые также доступны), или одна подсеть, распределенная по двум сегментам (с proxy-ARP для “склеивания” назад) и так далее.

Например, может ли 10.0.0.4 “увидеть” 192.168.0.100?

Это действительно зависит от того, что вы имеете в виду под “увидеть”. Отправить пакет? Отправить и получить пакет? Отправить широковещательный пакет? (Иногда люди используют этот термин, чтобы обозначить, что хост доступен по пингу, а иногда имеют в виду, что хост действительно отображается в списке “Ближайшие устройства”, который есть в Windows… и эти две ситуации имеют очень разные требования.)

В общем, абсолютно возможно, что 10.0.0.4 может отправить пакет на 192.168.0.100 – не имеет значения, как сети нумеруются, пока у маршрутизаторов есть необходимые маршруты – но у маршрутизаторов также могут не быть маршрутов (или у них могут быть преднамеренные фильтры/фаерволы), поэтому невозможно гарантировать ответ, основываясь только на адресах.

Что определяет, в какой подсети находится устройство?

Сетевой администратор, конфигурация маршрутизаторов и физическая топология.

Как правило, на маршрутизаторе каждый порт будет собственным интерфейсом (отдельным сегментом), настроенным для отдельной IP-подсети, а хосты, подключенные к этому интерфейсу, будут подключены к этой подсети. Ваш домашний маршрутизатор имеет интерфейс ‘LAN’, настроенный для 192.168.1.1/24 (разделенный на четыре порта через коммутатор Ethernet, но все еще только один логический интерфейс), поэтому хосты, подключенные к тому же сегменту, также принадлежат к одной и той же подсети 192.168.1.0/24.

Если у меня есть один маршрутизатор на 10.0.0.1, и другой на 10.0.0.2, как могут хосты, подключенные к 10.0.0.1, говорить с хостами на 10.0.0.2?

Они обращаются к своей таблице маршрутизации, отправляют пакеты к соответствующему маршрутизатору, этот маршрутизатор обращается к своей таблице маршрутизации, отправляет пакеты к следующему маршрутизатору и так далее.

Хотя это действительно зависит от томой топологии, которую вы имели в виду. Существует один способ построить сеть с двумя маршрутизаторами, как описано (в котором 10.0.0.x является соединением между маршрутизаторами), но я не уверен, думали ли вы об этом.