Выполнение операции И
В устройствах сети передачи данных применяется цифровая логика для интерпретации их адресов. Когда пакет IPv4 создается или передается, целевой адрес сети должен быть извлечен из адреса получателя. Это делается с помощью выполнения операции И.
Адрес узла IPv4 подвергается логической операции И со своей маской подсети, чтобы определить адрес сети, с которой связан узел. Когда выполняется логическое "И" между адресом и маской подсети, результат приводит к сетевому адресу.
Операция И
Операция "И" является одной из трех основных операций над двоичными числами, используемых в цифровой логике. Другие две ИЛИ и НЕ. Тогда как все три используются в компьютерных сетях, И используется для определения сетевого адреса. Поэтому, сейчас мы обсуждаем именно логическое И. Логичное И - это сравнение двух битов, которое приводит к следующим результатам:
1 И 1 = 1
1 И 0 = 0
0 И 1 = 0
0 И 0 = 0
Результатом логического И с 1 для любого бита является является сам этот бит. Т.е. 0 И 1 равно 0, 1 И 1 равно 1. Результатом логического И с 0 для любого бита является 0. Эти свойства операции "И" используются с маской подсети, чтобы "замаскировать" хостовые биты адреса IPv4. Каждый бит адреса подвергается операции И с соответствующим битом маски подсети.
Поскольку все биты маски подсети, которые представляют хостовые биты, равны 0, хостовая часть получающегося сетевого адреса становится состоящей из одних нулей. Вспомните, что адрес IPv4 со всеми нулями в хостовой части представляет сетевой адрес.
Аналогично, все биты маски подсети, которые указывают на сетевую часть, равны 1. Когда каждая из этих единиц подвергается логическому И с соответствующим битом адреса, получающиеся биты идентичны исходным битам адреса.
Просмотрите вкладки на рисунке, чтобы увидеть работу операции И.
Причины Использования операции И
Операция "И" между адресом узла и маской подсети выполняется на сетевых устройствах по различным причинам.
Маршрутизаторы используют операцию "И", чтобы определить приемлемый маршрут для входящего пакета. Маршрутизатор проверяет адрес получателя и пытается связать этот адрес со следующим хопом. Когда пакет достигает маршрутизатора, тот выполняет операцию "И" между IP адресом назначения во входящем пакете и маской подсети потенциальных маршрутов. Это приводит к сетевому адресу, который сравнивается с маршрутом из таблицы маршрутизации, маска подсети которого использовалась.
Узел, инициирующий передачу, должен определить, может ли пакет быть отправлен непосредственно хосту в локальной сети или направлен к шлюзу. Чтобы сделать это, узел для начала должен знать свой собственный сетевой адрес.
Узел извлекает свой сетевой адрес, выполненяя операцию "И" между своим адресом и маской подсети. Логическое И также выполняется инициирующим узлом между адресом назначения пакета и маской подсети этого узла. Это приводит к сетевому адресу места назначения. Если этот сетевой адрес соответствует сетевому адресу локального узла, пакет отправляется непосредственно конечному хосту. Если два сетевых адреса не соответствуют, пакет отправляется шлюзу.
Важность И
Если маршрутизаторы и конечные устройства проделывают эти операции без нашего вмешательства, почему мы должны знать, как выполняется логическое И? Чем больше мы понимаем и в состоянии предсказать о работе сети, тем мы более подготовлены для ее проектирования и/или администрирования.
При проверке работы сети или поиске и устранении неисправностей мы часто должны определять, к какой IPv4 сети принадлежит хост, или находятся ли два узла в той же самой IP сети. Мы должны делать это с перспективы сетевых устройств. Из-за неправильной конфигурации, узел может видеть себя в сети, которая не была для него предназначена. Это может привести к непредсказуемой работе, если мы не продиагностируем настройки, исследуя процессы применения операции "И", используемые узлом.
Кроме того, у маршрутизатора может быть много различных маршрутов, которые могут удовлетворительно передать пакет к данному месту назначения. Выбор маршрута, используемого для любого данного пакета, является сложной работой. Например, префикс, формирующий эти маршруты, непосредственно не связан с сетями, присвоенными узлу. Это означает, что маршрут в таблице маршрутизации может представлять множество сетей. Если бы возникли проблемы с маршрутизацией пакетов, то Вам пришлось бы определять, каким образом маршрутизатор сделал решение по выбору маршрута.
Хотя существуют калькуляторы подсетей, для администратора сети полезно знать, как вручную вычислять подсети.
Процесс Выполнения операции "И"
Операция И применяется к каждому биту в двоичном адресе.
На рисунке показан пример выполнения операции И.