Интернет: адресация и протоколы — полный разбор для подготовки к ЕГЭ по информатике
Тема "Интернет: адресация и протоколы" входит в кодификатор ЕГЭ по информатике для 10-11 классов. На экзамене она проверяется как в теоретических вопросах, так и в практических задачах на вычисление IP-адреса, маски подсети, адреса сети и хоста. Понимание принципов работы протоколов HTTP, FTP, SMTP и DNS также необходимо для успешной сдачи. В этом разборе мы последовательно пройдем все подразделы: от структуры IP-адреса до разбора реальных задач уровня ЕГЭ.
Без карты, без кредитки. Выбери персонажа — учи голосом, побеждай в баттлах.
IP-адрес: IPv4 и IPv6
IP-адрес (Internet Protocol address) — уникальный идентификатор устройства в сети. В настоящее время используются две версии: IPv4 и IPv6.
IPv4 представляет собой 32-битное число, которое обычно записывают в виде четырёх десятичных чисел, разделённых точками, например 192.168.1.1. Каждое число от 0 до 255 соответствует одному байту (8 бит). Всего IPv4 адресов около 4,3 миллиарда.
IPv6 — более новая версия, использующая 128 бит. Записывается в виде восьми групп по четыре шестнадцатеричные цифры, разделённых двоеточиями, например 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334. IPv6 решает проблему нехватки адресов.
На ЕГЭ чаще встречаются задачи с IPv4, но понимание IPv6 может потребоваться в вопросах на соответствие.
Задача. Сколько различных IP-адресов можно составить, если первые два октета фиксированы и равны 192.168, а третий октет может принимать значения от 0 до 255, четвёртый — от 0 до 255?
Шаг 1. Определяем количество возможных значений для каждого изменяемого октета. Третий октет: 256 значений (0-255). Четвёртый октет: 256 значений.
Шаг 2. Общее количество адресов = 256 * 256 = 65536.
Ответ: 65536.
Задача. IP-адрес узла: 217.9.142.131. Маска подсети: 255.255.192.0. Найдите адрес сети и номер хоста.
Шаг 1. Переводим IP и маску в двоичный вид. IP: 217=11011001, 9=00001001, 142=10001110, 131=10000011. Маска: 255=11111111, 255=11111111, 192=11000000, 0=00000000.
Шаг 2. Выполняем поразрядную конъюнкцию (AND) IP и маски: 11011001.00001001.10001110.10000011 AND 11111111.11111111.11000000.00000000 = 11011001.00001001.10000000.00000000.
Шаг 3. Переводим обратно в десятичную: 217.9.128.0 — это адрес сети.
Шаг 4. Номер хоста = IP XOR адрес сети (или IP AND (инвертированная маска)). Инвертируем маску: 0.0.63.255. Выполняем AND: 217.9.142.131 AND 0.0.63.255 = 0.0.14.131. Номер хоста = 14*256 + 131 = 3584+131=3715.
Ответ: адрес сети 217.9.128.0, номер хоста 3715.
Маска подсети
Маска подсети — это 32-битное число, которое определяет, какая часть IP-адреса относится к адресу сети, а какая — к адресу хоста. В маске сначала идут единицы (биты сети), затем нули (биты хоста). Например, маска 255.255.255.0 в двоичном виде: 11111111.11111111.11111111.00000000. Это означает, что первые 24 бита — адрес сети, последние 8 — адрес хоста.
Количество единиц в маске называют префиксом или длиной маски. Например, /24 соответствует маске 255.255.255.0.
На ЕГЭ часто требуется по IP и маске найти адрес сети, широковещательный адрес, количество возможных хостов в подсети. Количество хостов = 2^(количество нулевых бит) - 2 (один адрес сети и один широковещательный).
Задача. Даны IP-адрес узла 192.168.5.130 и маска 255.255.255.192. Определите количество возможных адресов хостов в этой подсети.
Шаг 1. Маска 255.255.255.192 в двоичном виде: 11111111.11111111.11111111.11000000. Количество нулевых бит = 6.
Шаг 2. Количество хостов = 2^6 - 2 = 64 - 2 = 62.
Ответ: 62.
Задача. Для узла с IP 10.0.1.100 и маской 255.255.254.0 найдите широковещательный адрес подсети.
Шаг 1. Переводим IP и маску в двоичный вид: IP: 10.0.1.100 = 00001010.00000000.00000001.01100100; маска: 11111111.11111111.11111110.00000000.
Шаг 2. Адрес сети: IP AND маска = 00001010.00000000.00000000.00000000 = 10.0.0.0.
Шаг 3. Широковещательный адрес: все биты хостовой части устанавливаем в 1. Хостовая часть — последние 9 бит (так как маска /23). Адрес сети в двоичном: 00001010.00000000.00000000.00000000. Заменяем последние 9 бит на 1: 00001010.00000000.00000001.11111111 = 10.0.1.255.
Ответ: 10.0.1.255.
DNS, доменные имена
DNS (Domain Name System) — система, которая преобразует доменные имена (например, www.example.com) в IP-адреса. Это необходимо, потому что людям легче запоминать имена, а компьютерам — числовые адреса.
Доменное имя состоит из нескольких уровней: корневой домен (точка), домен верхнего уровня (.com, .ru, .org), домен второго уровня (example) и поддомены (www).
При запросе к DNS происходит иерархический поиск: сначала корневые серверы, затем серверы доменов верхнего уровня, затем авторитетные серверы домена.
На ЕГЭ могут спросить, какую функцию выполняет DNS, или предложить задачу на определение IP-адреса по имени (но чаще это теория).
Задача. Какая служба отвечает за преобразование доменного имени в IP-адрес?
Ответ: DNS (Domain Name System).
Протоколы: HTTP/HTTPS, FTP, SMTP, POP3, IMAP
Протоколы — это набор правил, по которым устройства обмениваются данными. Рассмотрим основные протоколы прикладного уровня, которые могут встретиться на ЕГЭ.
HTTP (HyperText Transfer Protocol) — протокол передачи гипертекста. Используется для загрузки веб-страниц. Работает на 80 порту. HTTPS — защищённая версия с шифрованием (порт 443).
FTP (File Transfer Protocol) — протокол передачи файлов. Используется для загрузки и скачивания файлов на сервер. Порт 21 для управления, 20 для данных.
SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) — протокол отправки электронной почты. Используется для передачи писем от клиента на сервер и между серверами. Порт 25.
POP3 (Post Office Protocol 3) — протокол получения почты. Загружает письма на клиент и обычно удаляет их с сервера. Порт 110.
IMAP (Internet Message Access Protocol) — более современный протокол получения почты, позволяет работать с письмами на сервере без загрузки на устройство. Порт 143.
На ЕГЭ могут спросить, какой протокол используется для отправки электронной почты или для просмотра веб-страниц.
Задача. Какой протокол используется для защищённой передачи веб-страниц?
Ответ: HTTPS (HyperText Transfer Protocol Secure).
Задача. Выберите протокол, который предназначен для получения электронной почты с сохранением писем на сервере: SMTP, POP3, IMAP, HTTP.
Ответ: IMAP. (POP3 тоже получает, но обычно удаляет с сервера; IMAP сохраняет).
URL: схема, домен, путь, query
URL (Uniform Resource Locator) — адрес ресурса в интернете. Структура URL: схема://домен:порт/путь?query#фрагмент.
Схема (протокол): http, https, ftp и т.д.
Домен: имя сервера, например www.example.com.
Порт (необязательно): номер порта, по умолчанию для HTTP 80, для HTTPS 443.
Путь: путь к файлу на сервере, например /folder/page.html.
Query (строка запроса): начинается с ?, содержит параметры в виде ключ=значение, разделённые &, например ?id=123&name=test.
Фрагмент: начинается с #, указывает на часть документа.
На ЕГЭ могут попросить разобрать URL на составляющие или определить, какая часть является доменом.
Задача. Дан URL: https://www.school.edu.ru/students/informatics?task=5&year=2025#top. Укажите схему, домен, путь, строку запроса и фрагмент.
Шаг 1. Схема: https.
Шаг 2. Домен: www.school.edu.ru.
Шаг 3. Путь: /students/informatics.
Шаг 4. Строка запроса: task=5&year=2025.
Шаг 5. Фрагмент: top.
Ответ: схема https, домен www.school.edu.ru, путь /students/informatics, query task=5&year=2025, фрагмент top.
Частые вопросы
Без карты, без кредитки. Выбери персонажа — учи голосом, побеждай в баттлах.