Kā darbojas IP adreses?

2024 Autors: Geoffrey Carr | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:58

Katrai ierīcei, kas pievienota tīkla datoram, planšetdatoram, kamerai neatkarīgi no tā, ir nepieciešams unikāls identifikators, lai citas ierīces zinātu, kā to sasniegt. TCP / IP tīklu pasaulē šis identifikators ir interneta protokola (IP) adrese.

Ja esat strādājis ar datoriem kādā laika periodā, iespējams, esat pakļauts IP adresēm - tām skaitliskām sekvencēm, kas izskatās kā 192.168.0.15. Lielāko daļu laika mums nav jārīkojas tieši ar tiem, jo mūsu ierīces un tīkli rūpējas par šo stuff aiz ainas. Kad mums ir jārīkojas ar viņiem, mēs bieži vien sekojam instrukcijām par to, kurus numurus ievietot kur. Bet, ja jūs kādreiz esat vēlējies mazliet padziļināties par šiem skaitļiem, šis raksts ir domāts jums.

Kāpēc jums vajadzētu rūpēties? Nu, izpratne par to, kā darbojas IP adreses, ir ļoti svarīga, ja jūs kādreiz vēlaties novērst problēmas, kāpēc jūsu tīkls nedarbojas pareizi vai kāpēc konkrēta ierīce nespēj savienot to, kā jūs to gaidāt. Un, ja jums kādreiz ir nepieciešams izveidot kaut ko nedaudz progresīvāku, piemēram, hostējot spēļu serveri vai multivides serveri, uz kuru var pieslēgties draugi no interneta, jums būs jāzina kaut kas par IP adresēšanu. Plus, tā ir sava veida aizraujoša.

Piezīme. Šajā rakstā tiks aplūkoti IP adreses pamati, tas, ko cilvēki, kas izmanto IP adreses, taču nekad viņiem par viņiem neticēja, varētu vēlēties zināt. Mēs neaptverim dažus no visprogresīvākiem vai profesionālākajiem līmeņiem, piemēram, IP klases, bez klases maršrutēšanu un pielāgotu apakštīklu … bet mēs norādīsim uz dažiem avotiem, lai turpinātu lasīt, kamēr mēs turpināsim.

Kas ir IP adrese?

IP adrese nepārprotami identificē ierīci tīklā. Jūs jau esat redzējuši šīs adreses; tie izskatās kā 192.168.1.34.

IP adrese vienmēr ir tādu četru numuru kopums. Katrs skaitlis var būt no 0 līdz 255. Tātad, pilns IP adrešu diapazons ir no 0.0.0.0 līdz 255.255.255.255.

Iemesls, kāpēc katrs skaitlis var sasniegt tikai 255, ir tas, ka katrs skaitlis ir patiešām astoņciparu binārais numurs (dažreiz to sauc par oktetu). Oktetā nulles skaitlis būtu 00000000, bet numurs 255 būtu 11111111, maksimālais skaits oktetā var sasniegt. Šī IP adrese, kuru mēs minējām iepriekš (192.168.1.34) bināros, izskatās šādi: 11000000.10101000.00000001.00100010.

Datori strādā ar bināro formātu, taču mēs, cilvēkam, atradīsim daudz vieglāk strādāt ar decimāldaļas formātu. Tomēr, zinot, ka adreses ir faktiski bināri numuri, mēs palīdzēsim saprast, kāpēc dažas lietas, kas saistītas ar IP adresēm, darbojas tāpat, kā tās darbojas.

Tomēr neuztraucieties! Šajā rakstā mēs neieskatīsim jums daudz bināro vai matemātikas, tāpēc tikai nedaudz ilgāk ar mums.

Divas daļas no IP adreses

Ierīces IP adrese faktiski sastāv no divām atsevišķām daļām:

Tīkla ID: Tīkla ID ir daļa no IP adreses, kas sākas kreisajā pusē un identificē konkrēto tīklu, kurā ierīce atrodas. Tipiskā mājas tīklā, kur ierīcei ir IP adrese 192.168.1.34, 192.168.1 adreses daļa būs tīkla ID. Ir pielāgots aizpildīt trūkstošo gala daļu ar nulli, tāpēc mēs varētu teikt, ka ierīces tīkla ID ir 192.168.1.0.
Host ID: Uzņēmējas personas ID ir tā IP adreses daļa, kuru neiekļāvis tīkla ID. Tas identificē konkrētu ierīci (šajā tīmeklis TCP / IP, mēs saucam par ierīču "saimniekiem"). Turpinot mūsu IP adreses 192.168.1.34 piemēru, uzņēmēja ID būtu 34 - resursdatora unikālais ID 192.168.1.0 tīklā.

Pēc tam jūsu mājas tīklā jūs varat redzēt vairākas ierīces ar IP adresi, piemēram, 192.168.1.1, 192.168.1.2, 192.168.1 30 un 192.168.1.34. Visas šīs ir unikālas ierīces (šajā gadījumā ar saimniekdatora ID 1, 2, 30 un 34) vienā tīklā (ar tīkla ID 192.168.1.0).

Lai visu to mazliet uzlabotu, pievērsīsimies analoģijai. Tas ir diezgan līdzīgs tam, kā pilsētā darbojas pilsētas adreses. Izveidojiet adresi, piemēram, 2013 Paradise Street. Ielas nosaukums ir kā tīkla ID, un mājas numurs ir kā uzņēmēja ID. Pilsētas ietvaros divas ielas netiks nosauktas par vienu un to pašu, tāpat kā vienam un tam pašam tīklam divi tīkla identifikatori netiks nosaukti. Katrā konkrētā ieliņā katra mājas numurs ir unikāls, tāpat kā visi īpašie tīkla ID identifikatori ir unikāli.

Apakštīkla maska

Tātad, kā jūsu ierīce nosaka, kura IP adreses daļa ir tīkla ID un kāda ir uzņēmēja ID? Šim nolūkam viņi izmanto otru numuru, kuru jūs vienmēr redzēsit kopā ar IP adresi. Šo numuru sauc par apakštīkla masku.

Lielākajā daļā vienkāršo tīklu (piemēram, mājās vai mazajos uzņēmumos), jūs redzēsiet apakštīkla maskas, piemēram, 255.255.255.0, kur visi četri skaitļi ir vai nu 255, vai 0. Maināmo stāvokli no 255 uz 0 norāda no sadalījuma starp tīkla un saimniekdatora ID. 255s "maskē" tīkla identifikāciju no vienādojuma.

Piezīme. Šeit aprakstītie pamata apakštīkla maskas ir pazīstamas kā noklusējuma apakštīkla maskas. Lietas kļūst sarežģītākas nekā lielākajos tīklos. Cilvēki bieži lieto pielāgotos apakštīkla maskas (ja starp nulles un pārtraukuma starpposmu pozīcija mainās oktetā), lai izveidotu vairākus apakštīklus vienā tīklā. Tas ir mazliet plašāks par šī raksta darbības jomu, bet, ja jūs interesē, Cisco ir diezgan labs ceļvedis apakštīklā.

Noklusējuma vārtejas adrese

Papildus pašai IP adresei un ar to saistītajam apakštīkla maskai, jūs arī redzēsit noklusējuma vārtejas adresi, kas norādīta kopā ar IP adresēšanas informāciju. Atkarībā no izmantotās platformas šo adresi var saukt par kaut ko citu. To dažreiz sauc par "maršrutētāju", "maršrutētāja adresi, noklusēto maršrutu" vai tikai "vārteju." Tie ir vienādi. Tā ir noklusējuma IP adrese, uz kuru ierīce nosūta tīkla datus, ja šie dati ir paredzēti, lai pārietu uz citu tīklu (vienu ar citu tīkla ID), nevis ierīci, kurā tā ir ieslēgta.

Vienkāršākais piemērs tam ir tipiska mājas tīklā.

Ja jums ir mājas tīkls ar vairākām ierīcēm, iespējams, ka jums ir maršrutētājs, kas ir savienots ar internetu, izmantojot modemu. Šis maršrutētājs varētu būt atsevišķa ierīce vai arī tas varētu būt daļa no modema / maršrutētāja kombinētās ierīces, ko piegādā jūsu interneta pakalpojumu sniedzējs. Maršrutētājs atrodas starp jūsu tīkla datoriem un ierīcēm, kā arī ar plašākām sabiedrībām saskarē esošām ierīcēm internetā, pārvietojot (vai maršrutējot) satiksmi uz priekšu un atpakaļ.

Pieņemsim, ka jūs aktivizējat savu pārlūkprogrammu un dodieties uz www.howtogeek.com. Jūsu dators nosūta pieprasījumu mūsu vietnes IP adresei. Tā kā mūsu serveri atrodas internetā, nevis jūsu mājas tīklā, šī satiksme tiek nosūtīta no datora uz jūsu maršrutētāju (vārteju), un jūsu maršrutētājs nosūta pieprasījumu mūsu serverim. Serveris nosūta pareizo informāciju atpakaļ uz jūsu maršrutētāju, pēc tam virzot informāciju atpakaļ uz ierīci, kurai tas tika pieprasīts, un jūs redzat, ka mūsu vietne parādās pārlūkprogrammā.

Raksturīgi, ka maršrutētāji pēc noklusējuma ir konfigurējami kā pirmā saimniekdatora privātā IP adrese (to adrese lokālajā tīklā). Tātad, piemēram, mājas tīklā, kas tīkla ID izmanto 192.168.1.0, maršrutētājs parasti būs 192.168.1.1. Protams, tāpat kā lielākā daļa lietu, to var konfigurēt kā kaut ko citu, ja vēlaties.

DNS serveri

Viena pēdējā informācija, kuru redzēsiet, tiek piešķirta kopā ar ierīces IP adresi, apakštīkla masku un noklusējuma vārtejas adresi: vienas vai divu noklusēto domēnu nosaukumu sistēmas (DNS) serveru adreses. Mēs, cilvēki, daudz labāk strādājam ar vārdiem nekā ciparu adreses. Ievadiet www.howtogeek.com savā pārlūkprogrammas adreses joslā ir daudz vieglāk, nekā atcerēties un ievadīt mūsu vietnes IP adresi.

DNS darbojas tāpat kā tālruņu katalogs, meklējot cilvēka lasāmas lietas, piemēram, vietņu nosaukumus un pārveidojot tos uz IP adresēm. DNS to dara, saglabājot visu šo informāciju saistīto DNS serveru sistēmā visā internetā. Jūsu ierīcēm ir jāzina DNS serveru adreses, uz kurām jānosūta savi jautājumi.

Parastā mazā vai mājas tīklā DNS servera IP adreses bieži vien ir tādas pašas kā noklusējuma vārtejas adrese. Ierīces nosūta savus DNS vaicājumus savam maršrutētājam, kas pēc tam nosūta pieprasījumus uz visiem DNS serveriem, kurus maršrutētājs ir konfigurēts izmantot. Pēc noklusējuma tie parasti ir visi jūsu ISP nodrošinātās DNS serveri, taču jūs varat mainīt tos, ja vēlaties, izmantojot dažādus DNS serverus. Dažreiz jums var būt labāki panākumi, izmantojot DNS serverus, ko nodrošina trešās personas, piemēram, Google vai OpenDNS.

Kāda ir atšķirība starp IPv4 un IPv6?

Pārlūkojot iestatījumus, jūs, iespējams, pamanījāt cita veida IP adresi, ko sauc par IPv6 adresi. Līdz šim zināmās IP adreses, par kurām mēs runājām, ir adreses, ko izmanto IP versijas 4 (IPv4) - protokols, kas izstrādāts 70. gadu beigās. Tie izmanto 32 binārās biti, par kuriem mēs runājām (četrās okstēs), lai kopumā nodrošinātu 4,29 miljardus iespējamo unikālo adresi. Lai gan tas izklausās daudz, visas publiski pieejamas adreses jau sen tika piešķirtas uzņēmumiem. Daudzi no tiem nav izmantoti, bet tie ir piešķirti un nav pieejami vispārējai lietošanai.

90. gadu vidū, uztraucoties par iespējamo IP adrešu trūkumu, Internet Engineering Task Force (IETF) izstrādāja IPv6. IPv6 izmanto 128 bitu adresi, nevis 32 bitu IPv4 adresi, tāpēc kopējais unikālo adrešu skaits tiek mērīts nedekillionos - skaitlis ir pietiekami liels, un tas visdrīzāk neizdosies.

Atšķirībā no punktveida decimālzīmes, ko izmanto IPv4, IPv6 adreses tiek izteiktas kā astoņas skaitļu grupas, kas dalītas ar kols. Katrai grupai ir četri heksadecimāli cipari, kas ir 16 binārie cipari (tātad tas tiek dēvēts par heksteti). Tipiska IPv6 adrese varētu izskatīties šādi:


2601:7c1:100:ef69:b5ed:ed57:dbc0:2c1e

Lieta ir tāda, ka IPv4 adreses trūkums, kas izraisīja visas bažas, galu galā mazināja lielā mērā pieaugošo privāto IP adresi aiz maršrutētājiem. Arvien vairāk cilvēku izveidoja savus privātos tīklus, izmantojot tās privātās IP adreses, kas nav publiski pieejamas.

Tātad, lai arī IPv6 joprojām ir nozīmīgs dalībnieks un šī pāreja turpināsies, tas nekad nav noticis tik pilnīgi kā prognozēts - vismaz vēl nav. Ja vēlaties uzzināt vairāk, iepazīstieties ar šo IPv6 vēsturi un laika skalu.

Kā ierīce saņem savu IP adresi?

Tagad, kad jūs zināt pamatus, kā darbojas IP adreses, runāsim par to, kā ierīces vispirms saņem IP adreses. Ir patiešām divu veidu IP piešķiršana: dinamiska un statiska.

Dinamiska IP adrese tiek automātiski piešķirta, kad ierīce izveido savienojumu ar tīklu. Lielākā daļa tīklu šodien (ieskaitot jūsu mājas tīklu) izmanto to, ko sauc par Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP), lai tas notiktu. DHCP ir iebūvēts maršrutētājā. Kad ierīce izveido savienojumu ar tīklu, tā nosūta pārraides ziņojumu, kurā tiek pieprasīta IP adrese. DHCP pārtver šo ziņojumu un pēc tam piešķir šo ierīci IP adresi no pieejamo IP adrešu kopuma.

Pastāv noteiktas privātas IP adreses, kuru maršrutētāji izmantos šim nolūkam. Kas tiek izmantots, ir atkarīgs no tā, kurš ir izveidojis maršrutētāju vai kā jūs pats esat iestatījis. Šie privātie IP diapazoni ietver:

10.0.0.0 – 10.255.255.255: Ja esat Comcast / Xfinity klients, maršrutētājs, ko sniedzis jūsu ISP, piešķir šajā diapazonā adreses. Daži citi interneta pakalpojumu sniedzēji šīs adreses izmanto arī to maršrutētājos, tāpat kā Apple savā AirPort maršrutētāju vidē.
192.168.0.0 – 192.168.255.255: Lielākā daļa komerciālo maršrutētāju ir iestatīti, lai piešķirtu IP adreses šajā diapazonā. Piemēram, lielākā daļa Linksys maršrutētāju izmanto 192.168.1.0 tīklu, savukārt D-Link un Netgear abi izmanto 198.168.0.0 diapazonu
172.16.0.0 – 172.16.255.255: Pēc noklusējuma šo diapazonu reti izmanto komerciālie pārdevēji.
169.254.0.0 – 169.254.255.255: Šis ir īpašs diapazons, ko izmanto protokols ar nosaukumu Automātiska Private IP Addressing. Ja jūsu dators (vai cita ierīce) ir iestatīts, lai automātiski ielādētu savu IP adresi, taču nevar atrast DHCP serveri, tas piešķir tai pašā adresi šajā diapazonā. Ja redzat kādu no šīm adresēm, tas norāda, ka jūsu ierīce nevarēja sasniegt DHCP serveri, kad bija pienācis laiks, lai iegūtu IP adresi, un jums var būt problēmas ar tīklu vai problēmas ar maršrutētāju.

Lieta par dinamiskajām adresēm ir tā, ka dažkārt tās var mainīties. DHCP serveri iznomā IP adreses ierīcēm, un, kad šie līzings ir uz augšu, ierīcēm ir jāatjauno noma. Dažreiz ierīces saņems citu IP adresi no adrešu grupas, ko serveris var piešķirt.

Lielāko daļu laika tas nav liels darījums, un viss būs "vienkārši strādāt". Reizēm tomēr jūs varat norādīt ierīcei nemainīgu IP adresi. Piemēram, varbūt jums ir ierīce, kurai jums vajag manuāli piekļūt, un jums ir vieglāk atcerēties IP adresi, nevis vārdu. Vai varbūt jums ir noteiktas lietotnes, kuras var savienot tikai ar tīkla ierīcēm, izmantojot to IP adresi.

Šajos gadījumos šīm ierīcēm varat piešķirt statisku IP adresi. Ir vairāki veidi, kā to izdarīt. Jūs varat manuāli konfigurēt ierīci ar statisku IP adresi pats, lai gan tas dažkārt var būt vienkāršs. Cits, elegants risinājums ir konfigurēt maršrutētāju, lai noteiktu dažām ierīcēm piešķirtu statiskas IP adreses, ko DHCP serveris parasti dinamiski piešķir. Tādā veidā IP adrese nekad nemainās, bet jūs nepārtraucat DHCP procesu, kas visu padara nevainojamu.