Kā un kāpēc visas ierīces jūsu mājās ir viena IP adrese

Ja jums patīk vairākums cilvēku, jūsu interneta pakalpojumu sniedzējs nodod jums vienu interneta protokola adresi, un jūsu maršrutētājs to koplieto starp visām jūsu mājās pievienotajām ierīcēm.

Tas faktiski pārkāpj gala līdz galam principu, kuru internets tika izstrādāts apkārt. Tomēr ir tikai tik daudz IP adrešu, lai varētu iet apkārt - mēs esam beigušies.

Publiskās IP adreses ir ierobežots resurss

Ir pieejamas mazāk nekā 4,2 miljardi IPv4 IP adreses. Citiem vārdiem sakot, planētas ir vairāk savienotu ierīču, nekā tām ir unikālas, publiskas IP adreses. IPv4 adreses beidzas ar internetu, kaut arī mēs tos regulējam.

Tā vietā, lai jūsu interneta pakalpojumu sniedzējs piešķirtu unikālu publisku IP adresi katrai ierīcei jūsu mājās - jums būs nepieciešama papildu IP adrese katru reizi, kad iegādājāties jaunu datoru, planšetdatoru, viedtālruni, spēļu konsoli vai kaut ko citu - jūsu ISP parasti piešķir jums viena IP adrese.

Publiskās un privātās IP adreses

Jūsu maršrutētājs ir tieši savienots ar internetu, un tam ir piešķirta jūsu publiskā IP adrese (kas laika gaitā var mainīties). Pēc tam jūsu maršrutētājs ir atbildīgs par publiskās IP adreses koplietošanu starp citiem datoriem un pievienotajām ierīcēm jūsu mājās.

Jūsu maršrutētājs piešķir pieslēgtām ierīcēm vietējās IP adreses. Tas ļauj viņiem sazināties savā starpā starp jūsu maršrutētāju jūsu mājās. Tomēr šīs vietējās IP adreses nav pieejamas no interneta. Citiem vārdiem sakot, jūsu publiskā IP adrese varētu būt kaut kas līdzīgs 23.24.35.63. Ikviens, kas atrodas internetā, var mēģināt izveidot savienojumu ar šo adresi, un viņi sasniegs jūsu maršrutētāju. Jūsu datora privātā IP adrese varētu būt kaut kas līdzīgs 192.168.1.100. Kad kāds internetā mēģina izveidot savienojumu ar šo adresi, viņu datorā vietējā tīklā tiks meklēta adrese 192.168.1.100.

Ja tas ir mazliet mulsinoši, mēģiniet domāt par biroju ēku. Biroja ēkas adrese var būt 500 Fake Street, Fake Town, ASV. Ikviens var sūtīt vēstules uz šo adresi no jebkuras vietas pasaulē - šī adrese ir līdzvērtīga publiskai adresei. Birojs biroju ēkā varētu būt „203. telpa”. Tāpat kā vietējās IP adreses, „Room 203” nav globāli unikāla adrese - to izmanto daudzās biroju ēkās. Ja jūs dzīvojat otrā pasaules pusē, jūs nevarat adresēt pastu tieši 203. telpā. Jums ir jāadresē pasts uz biroju ēku.

Tīkla adrešu tulkošana (NAT) un portu pārsūtīšana

Kad pieslēdzaties internetam, piemēram, tīmekļa vietnei, jūsu dators nosūta paketes caur jūsu maršrutētāju. Jūsu maršrutētājs maina pakešu paketi un piešķir unikālu portu katram maršrutētāja izejošajam savienojumam. Kad vietne vai cits serveris jums nosūta datus atpakaļ, tas nosūta datus atpakaļ uz šo konkrēto portu, un jūsu maršrutētājs zina, ka tā nosūta datus atpakaļ uz to pašu ierīci, kas uzsāka sākotnējo savienojumu. Tas ir veids, kā maršrutētāji apstrādā interneta datplūsmu vairākiem datoriem uzreiz, izmantojot vienu IP adresi, un zina, kur jāiet visiem satiksmes veidiem.

Tomēr tas var izjaukt, ja tiek apstrādāta nepieprasīta ienākošā satiksme. Piemēram, ja kāds mēģina izveidot savienojumu ar jūsu maršrutētāja IP adresi pēc saviem ieskatiem, jūsu maršrutētājam nav ne jausmas, kur tai būtu jānosūta šī satiksme. Viss jūsu maršrutētājs var veikt satiksmi un izmest to. Tas būtībā nozīmē, ka jūsu maršrutētājs darbojas kā sava veida ugunsmūris, izmetot nepieprasīto ienākošo datplūsmu.

Ja vēlaties saņemt šo ienākošo datplūsmu, varat iestatīt porta pāradresāciju maršrutētājam. Piemēram, jūs varat pateikt maršrutētājam, ka jūs izmantojat Minecraft serveri portā 25565 noteiktā vietējā IP adresē. Kad maršrutētājs saņem savienojumu ar portu 25565, tas zina, ka tam jāiet cauri vietējai IP adresei, kuru norādījāt. Tāpēc portu pāradresācija ir nepieciešama lietojumprogrammām, kas darbojas kā serveri un saņem nepieprasītu ienākošo datplūsmu no jūsu vietējā tīkla.

Divi iespējamie nākotnes darījumi

Kā jau iepriekš minēts, IPv4 IP adreses, neskatoties uz normēšanu, ir beigušās. Ilgtermiņā katrai ierīcei, cerams, būs sava IP adrese. Īsā termiņā, iespējams, jums pat nav viena publiskā IP adrese.

• IPv6 adreses katrai ierīcei: IPv4 adresēm ir mazāk nekā 4,2 miljardi, bet IPv6 var piedāvāt 2¹²⁸ iespējamās IP adreses. Volframs Alpha var palīdzēt mums īstenot šo milzīgo skaitu perspektīvā: tas ir 340282366920938463463374607431768211456 dažādas IP adreses vai aptuveni 50100000000000000000000000000 unikālas IP adreses katrai planētas personai. Kad IPv6 kļūs izplatītāks un aizstās IPv4, mēs varam piešķirt katrai pievienotajai ierīcei unikālu IP adresi internetā.
• Pārvadātāja pakāpe NAT: Īstermiņā daži interneta pakalpojumu sniedzēji cenšas nodrošināt saviem klientiem IPv4 adreses. Pārvadātāja līmeņa NAT ir ierosināts risinājums, ko meklē daži interneta pakalpojumu sniedzēji. ISP, kas izmanto pārvadātāja kvalitātes NAT, saglabātu savu publisko IP adresi. Tas izmantotu NAT (tāpat kā jūsu mājas maršrutētāju), lai nodotu vietējiem IP adreses visiem saviem klientiem. Klientiem nebūtu unikālas publiskas IP adreses internetā un nevarētu izmantot servera programmatūru, kas prasa ostas pāradresāciju vai tiešus savienojumus.

Internets nekad nav bijis paredzēts tik daudzām pieslēgtām ierīcēm, un mājas maršrutētāji ar NAT tehnoloģijām ir vienīgais iemesls, kāpēc mēs varam savienot tik daudzas ierīces, neizmantojot IPv6.

Image Credit: Matt J Newman par Flickr, Bob Mical par Flickr, webhamster par Flickr, Jemimus par Flickr