Adres IP — definicja, rodzaje, działanie i przydział w sieciach

Załóżmy, że jeden z naszych przyjaciół chce się z nami spotkać, ale nie zna naszego adresu. On pytać dla nasz adres & wtedy my dawać nasz adres jak 02, Vidyapuri Droga, Supaul, Bihar, India. Po podaniu adresu, może on lub ona łatwo zlokalizować nasz adres. Ten sam rzecz zrobić w przypadku internet. Każdej sieci przypisany jest adres.

IANA (Internet Assigned Numbers Authority) przydziela adres IP. IANA jest odpowiedzialna za system adresowania IP.

Adres IP to długi numer binarny, składający się z cyfr i zer. Adres IPv4 to 32 binarne cyfry (lub bity) długości. Adres IPv6 ma długość 128 bitów, co pozwala na wykorzystanie większej ilości adresów IP. Adresy IP są zazwyczaj zapisywane w postaci czytelnej dla człowieka, gdzie 8 bitów jest zgrupowanych w jednym oktecie. Adresy IPv4 są zazwyczaj zapisywane jako grupa czterech liczb. Każda z tych liczb może mieć wartość od 0 do 255. Adresy IPv6 są zapisywane jako grupa ośmiu liczb szesnastkowych. Wiele adresów Ipv6 zawiera wiele zer. Istnieją specjalne zasady, które mówią, że w niektórych przypadkach te zera nie muszą być zapisywane.

Niektóre adresy IP mogą być przydzielane swobodnie w sieci lokalnej. Ponieważ nie są one unikalne, nie są one kierowane do Internetu. Adresy, które mogą być przydzielane dowolnie, nazywane są prywatnymi adresami IP, a te, które są unikalne, nazywane są publicznymi. Aby zostać przekierowanym, adres prywatny musi zostać przetłumaczony na publiczny. Ten proces tłumaczenia pomiędzy adresami prywatnymi i publicznymi nazywany jest translacją adresów sieciowych, czyli NAT. Routery i zapory sieciowe często również wykonują to zadanie.

Istnieją trzy różne rodzaje adresów:

• Adresy Unicast: Adres jest przypisany do jednego konkretnego urządzenia. Jest to najczęstszy przypadek, większość adresów to adresy unicastowe.
• Adresy nadawcze: dotyczą wszystkich komputerów w tej samej sieci. W niektórych przypadkach jest to przydatne, na przykład w celu automatycznego uzyskania nowego adresu. Nadawca wysyła dane raz, a urządzenia służące do routingu danych wykonują ich kopie w razie potrzeby.
• Multicastowe adresy: Ten przypadek jest podobny do przypadku nadawania powyżej: Niektóre urządzenia są zainteresowane odbieraniem pewnych danych, a sieć kopiuje je w razie potrzeby. Duża różnica w porównaniu z powyższym przypadkiem transmisji jest taka, że wszystkie urządzenia podłączone do sieci transmisyjnej widzą dane wysłane za pomocą transmisji. W przypadku transmisji multicastowej, urządzenia muszą się zasubskrybować, aby zobaczyć daną treść. Urządzenia w tej samej sieci, które nie są objęte subskrypcją, nie będą widzieć danej zawartości.

Istnieją różne sposoby na uzyskanie nowego adresu IP i nie blokowanie go już z powodu wandalizmu. Jeden z nich nazywa się Bootstrap Protocol (zazwyczaj skrócony do BOOTP). Urządzenie, które potrzebuje nowego adresu, nie wie, w jakiej sieci się znajduje, więc używa adresu IP wszystkich zer (0.0.0.0), który wysyła jako transmisję do bieżącej sieci, na specjalnym porcie. Ponadto wysyła adres MAC karty sieciowej oraz 4-bajtowy numer losowy. Serwer BOOTP wyśle odpowiedź, również jako broadcast, zaadresowaną na inny port. Odpowiedź będzie zawierała adres mac klienta, numer losowy oraz adres IP klienta. Kiedy klient otrzyma dane, ustawi podany adres. Jeśli serwer BOOTP jest tak skonfigurowany, wyśle również adres IP i nazwę hosta serwera BOOTP, nazwę i ścieżkę do pliku, który powinien zostać załadowany do uruchomienia klienta (za pomocą TFTP) lub nazwę katalogu, który klient powinien zamontować za pomocą NFS.

DHCP rozszerza BOOTP i pozwala na wysyłanie większej ilości informacji, takich jak adres serwera czasu, czy informacji przydatnych do routingu.

Adresy IP uzyskiwane automatycznie mogą być dynamiczne lub statyczne. Adresowanie statyczne oznacza, że ta sama maszyna zawsze otrzyma ten sam adres IP. W przypadku adresów dynamicznych, urządzenie otrzyma następny adres, który nie jest używany. Adresy dynamiczne, które są używane, muszą być od czasu do czasu przeglądane. Jeśli nie zostaną one odnowione, mogą być wykorzystane dla innych urządzeń.

W przypadku IPv4, każdy adres składa się z czterech 8-cyfrowych numerów binarnych, zwanych oktetami. Adres IPv4 ma w sumie 32 bity. Największa liczba jaką można zrobić z 8 zwykłymi cyframi to 99,999,999, ale największa liczba jaką można zrobić z 8 cyframi binarnymi to 255 (11111111 w binarnym), więc każdy oktet może być dowolną liczbą od 0 do 255.

Adres IPv4 może wyglądać coś takiego:

198.51.100.137

Każdy oktet jest konwertowany do postaci dziesiętnej i oddzielany kropką.

Ponadto, istnieją specjalne znaczenia związane z dwoma różnymi numerami końcowymi. Ogólnie rzecz biorąc, ostatnia liczba 0 oznacza sieć (nazywana adresem bazowym), a ostatnia liczba 255 oznacza wszystkie hosty w tej sieci (nazywane adresem nadawania). Komputery, które znajdują się w tej samej sieci lokalnej mają udział 3 z 4 numerów. Komputer może znajdować się w więcej niż jednej sieci. Może też mieć kilka nazw.

Adresy publiczne/prywatne

Problem z IPv4 polega na tym, że pozwala on tylko na 4,3 miliarda adresów, a my prawie wykorzystaliśmy je wszystkie. Aby to opóźnić, stworzono Network Address Translation (NAT). Translation Network Address Translation ma wspólny dla sieci jeden publiczny adres IP i daje każdemu komputerowi w sieci prywatny adres IP. Wszyscy mieszkający w tym samym domu używają tego samego adresu, ale poczta może być przeznaczona dla wielu różnych osób mieszkających w tym domu.

Specjalne adresy IP

Istnieje kilka adresów IP, które są zarezerwowane do specjalnych celów. Na przykład adres 127.0.0.1 nazywa się Loopback Address i "zapętla" wszelkie pakiety wysyłane na ten adres z powrotem do komputera, który je wysłał, jak np. wysyłanie poczty do siebie. Chociaż może się to nie wydawać użyteczne, jest on używany do testowania serwerów.

Może on definiować, jako określający klasę sieci

Może być zdefiniowany jako identyfikacja hosta w sieci

Jest to stały adres internetowy. Nie można go zmienić w tym musimy go skonfigurować ręcznie. Jest on używany w mniejszych sieciach, wszystkie serwery używają statycznych adresów IP. Jest to prosty sposób na komunikację.

(Dynamic oznacza Constantly Change)

Jest to tymczasowy adres internetowy. Jest on przydzielany przez serwer DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) z określonego zakresu adresów IP.

Podsieciowanie IPv4

Aby umożliwić szybszą pracę sieci, jest ona podzielona na podsieci. Aby to zrobić, adres IP zawiera identyfikator sieci, identyfikator podsieci i identyfikator hosta. Specjalny numer binarny zwany Maską podsieci służy do określenia wielkości sieci, podsieci i identyfikatorów hosta.

Pierwotny IPv4 obsługiwał tylko 254 sieci, więc w 1981 roku specyfikacja adresowania internetowego została zmieniona na udaną architekturę sieci. Udana konstrukcja sieci pozwoliła na stworzenie większej liczby pojedynczych sieci. Pierwsze trzy bity adresu IP określały jego klasę. Trzy klasy (A, B i C) zostały zdefiniowane dla normalnej komunikacji komputerowej (Unicast). Wielkość identyfikatora sieci została określona na podstawie klasy adresu IP. Każda z klas wykorzystywała więcej oktetów na ID sieci, co powodowało, że ID hosta było mniejsze i zmniejszało liczbę możliwych hostów.

Skuteczne sieci zostały zastąpione przez Classless Inter-Domain Routing (CIDR) od 1993 roku. CIDR dostarcza również adres sieciowy i adres hosta. CIDR nie posiada klas, co oznacza, że rozmiary adresów sieci i hostów nie muszą być podawane w oktetach.

Adres IPv4 w zapisie CIDR wygląda jak

192.168.0.14/24

Ukośnik i liczba reprezentują ilość bitów używanych przez identyfikator sieciowy, w tym przypadku 24 lub 3 oktety.

Ponieważ IPv4 to tylko 32 bity, liczba dostępnych adresów zostanie wyczerpana. Aby temu zapobiec, organizacja o nazwie Instytut Inżynierów Elektryków i Elektroników (IEEE) stworzyła IP w wersji 6 (IPv6), który ostatecznie zastąpi IPv4.

IP w wersji 6 wykorzystuje 16 oktetów, czyli łącznie 128 bitów. Oktety w IPv6 są zapisywane w systemie szesnastkowym i oddzielone kolonami (:). Adres IPv6 może wyglądać tak:

2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334

Adres IPv6 może być długi, co może prowadzić do błędów podczas wpisywania go do komputera lub zapisywania. Istnieją dwa sposoby, w których adres IPv6 może być skrócony, nie pozostawiając nic poza nim:

• Wiodące zera mogą być pominięte: 2001:0db8:00b8:0008:0000:0000:0000:0001 becomes 2001:db8:b8:8:0:0:0:1
• Dowolna liczba sekwencyjnych, całkowicie zerowych "kawałków" może być skompresowana po prostu ::. Można to zrobić tylko raz w tym samym adresie: 2001:0db8:0000:0000:0000:0000:0000:0001 może być napisane jako 2001:db8::1

DNS to skrót od Domain Name System

Nazywany jest również serwerem usług. Jest on oparty na architekturze sieciowej serwera klienckiego. Zawiera on bazę danych publicznego adresu IP. DNS jest jak książka telefoniczna.

Wersje sprzed IPv4 były eksperymentalne i nigdy nie były szeroko stosowane. Wersja 5 była używana wyłącznie dla Internet Stream Protocol, który również nigdy nie był szeroko stosowany.