Kā darbojas IP adreses?

Katra ierīce, kas savienota ar tīkla datoru, planšetdatoru, kameru, neatkarīgi no unikāla identifikatora, lai citas ierīces zinātu, kā to sasniegt. TCP / IP tīkla pasaulē šis identifikators ir interneta protokola (IP) adrese.

Ja esat strādājis ar datoriem jebkurā laika periodā, jūs, iespējams, esat saskārušies ar IP adresēm - tām skaitliskajām secībām, kas izskatās līdzīgi kā 192.168.0.15. Lielāko daļu laika mums nav jārīkojas tieši, jo mūsu ierīces un tīkli rūpējas par šīm lietām aiz ainas. Kad mums tas jārisina, mēs bieži vien sekojam norādījumiem par to, kādi skaitļi jāievieto. Bet, ja jūs kādreiz esat vēlējies nedaudz dziļāk ienirt, ko šie skaitļi nozīmē, šis raksts ir par jums.

Kāpēc jums jārūpējas? Nu, izpratne par to, kā darbojas IP adreses, ir ļoti svarīga, ja jūs kādreiz vēlaties novērst, kāpēc jūsu tīkls nedarbojas pareizi, vai kāpēc kāda konkrēta ierīce nav savienojusi veidu, kādā jūs to gaidāt. Un, ja jums kādreiz ir nepieciešams izveidot kaut ko vairāk progresīvu, piemēram, spēļu servera vai multivides servera hostingu, kuram draugi no interneta var izveidot savienojumu, jums jāzina kaut kas par IP adresēm. Turklāt tas ir aizraujoši.

Piezīme. Šajā rakstā tiks aplūkoti IP adreses pamati, tādi sīkumi, ko cilvēki, kas lieto IP adreses, bet nekad nav daudz domājuši par tiem, varētu vēlēties uzzināt. Mēs neattiecas uz dažiem progresīvākiem vai profesionālākiem līmeņu materiāliem, piemēram, IP klasēm, bezkontakta maršrutēšanu un pielāgotām apakšprogrammām ... bet mēs norādīsim uz dažiem avotiem turpmākai lasīšanai, kad mēs ejam.

Kas ir IP adrese?

IP adrese unikāli identificē ierīci tīklā. Jūs jau esat redzējis šīs adreses; tie izskatās līdzīgi kā 192.168.1.34.

IP adrese vienmēr ir četru numuru kopa. Katrs numurs var svārstīties no 0 līdz 255. Tātad pilns IP adreses diapazons ir no 0.0.0.0 līdz 255.255.255.255.

Iemesls, kāpēc katrs numurs var sasniegt tikai 255, ir tas, ka katrs skaitlis patiešām ir astoņu ciparu binārais numurs (dažreiz to sauc par oktetu). Oktetā skaitlis nulle būtu 00000000, bet skaitlis 255 būtu 11111111, maksimālais okteta skaits var sasniegt. Šī IP adrese, ko mēs iepriekš pieminējām (192.168.1.34) binārā, izskatās šādi: 11000000.10101000.00000001.00100010.

Datori darbojas ar bināro formātu, bet mums cilvēkiem ir daudz vieglāk strādāt ar decimālformātu. Tomēr, zinot, ka adreses faktiski ir bināri numuri, mēs varēsim saprast, kāpēc dažas lietas, kas saistītas ar IP adresēm, darbojas tā, kā tās dara.

Neuztraucieties, lai gan! Šajā rakstā mēs jums nebūsim daudz bināro vai matemātikas, tāpēc vienkārši palieciet ar mums nedaudz ilgāk.

IP adreses divas daļas

Ierīces IP adrese faktiski sastāv no divām atsevišķām daļām:

• Tīkla ID: Tīkla ID ir daļa no IP adreses, kas sākas no kreisās puses un kas identificē konkrēto tīklu, kurā ierīce atrodas. Tipiskā mājas tīklā, kur ierīcei ir IP adrese 192.168.1.34, adreses 192.168.1 daļa būs tīkla ID. Ir nepareizi aizpildīt trūkstošo gala daļu ar nulli, lai varētu teikt, ka ierīces tīkla ID ir 192.168.1.0..
• Uzņēmēja ID: Resursdatora ID ir daļa no IP adreses, kuru neizmanto tīkla ID. Tas identificē konkrētu ierīci (TCP / IP pasaulē, mēs saucam par ierīču “saimniekiem”) šajā tīklā. Turpinot mūsu IP adreses 192.168.1.34 piemēru, resursdatora ID būtu 34-uzņēmēja unikālais ID 192.168.1.0 tīklā.

Tātad jūsu mājas tīklā var redzēt vairākas ierīces ar IP adresi, piemēram, 192.168.1.1, 192.168.1.2, 192.168.1 30 un 192.168.1.34. Visi šie ir unikālās ierīces (šajā gadījumā ar resursdatora ID 1, 2, 30 un 34) tajā pašā tīklā (ar tīkla ID 192.168.1.0).

Lai to visu attēlotu nedaudz labāk, pievērsīsimies analoģijai. Tas ir diezgan līdzīgs tam, kā ielas adreses darbojas pilsētā. Izvēlieties adresi, piemēram, 2013 Paradise Street. Ielas nosaukums ir kā tīkla ID, un mājas numurs ir līdzīgs resursdatora ID. Pilsētā nekas netiks nosaukts par divām ielām, tāpat kā neviens no diviem tīkla ID tajā pašā tīklā netiks nosaukts. Konkrētā ielā katrs mājas numurs ir unikāls, tāpat kā visi konkrētā tīkla ID saimniekdatora iD ir unikāli.

Apakštīkla maska

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

Vairumā vienkāršu tīklu (piemēram, mājās vai mazajos uzņēmumos), jūs redzēsiet apakštīkla maskas, piemēram, 255.255.255.0, kur visi četri numuri ir vai nu 255, vai 0. Izmaiņu pozīcija no 255 līdz 0 norāda sadalījumu starp tīkla un resursdatora ID. 255s “maskē” tīkla ID no vienādojuma.

Piezīme. Šeit aprakstītās pamata apakštīkla maskas ir pazīstamas kā noklusējuma apakštīkla maskas. Lietas kļūst sarežģītākas nekā lielākos tīklos. Cilvēki bieži izmanto pielāgotus apakštīkla maskas (kur pārtraukuma pozīcija starp nulles un tiem, kas pārvietojas okteta ietvaros), lai vienā tīklā izveidotu vairākus apakštīklus. Tas ir nedaudz tālāk par šī panta darbības jomu, bet, ja jūs interesē, Cisco ir diezgan labs padoms par subnetting.

Noklusējuma vārtejas adrese

Papildus IP adresei un saistītajai apakštīkla maskai, jūs redzēsiet arī noklusējuma vārtejas adresi kopā ar IP adreses informāciju. Atkarībā no izmantotās platformas šo adresi var saukt par atšķirīgu. Dažreiz to sauc par "maršrutētāju", "maršrutētāja adresi," noklusējuma maršrutu "vai vienkārši" vārteju ". Tie visi 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 to, kurā ierīce ir ieslēgta.

Vienkāršākais piemērs tam ir tipiskā mājas tīklā.

Ja jums ir mājas tīkls ar vairākām ierīcēm, iespējams, jums ir maršrutētājs, kas ir savienots ar internetu, izmantojot modemu. Šis maršrutētājs var būt atsevišķa ierīce, vai arī tas varētu būt daļa no modema / maršrutētāja kombinācijas, ko nodrošina jūsu interneta pakalpojumu sniedzējs. Maršrutētājs atrodas starp jūsu tīklā esošajiem datoriem un ierīcēm un vairāk publiski saskatāmām ierīcēm internetā, kas iet (vai maršrutē) satiksmi uz priekšu un atpakaļ.

Sakiet, ka izlādējiet savu pārlūkprogrammu un dodieties uz www.howtogeek.com. Jūsu dators nosūta pieprasījumu uz mūsu vietnes IP adresi. Tā kā mūsu serveri atrodas internetā, nevis jūsu mājas tīklā, satiksme tiek nosūtīta no datora uz jūsu maršrutētāju (vārteju), un jūsu maršrutētājs pārsūta pieprasījumu uz mūsu serveri. Serveris nosūta pareizo informāciju atpakaļ jūsu maršrutētājam, kas pēc tam pārsūta informāciju atpakaļ uz ierīci, kas to pieprasīja, un jūs redzat mūsu vietni, kas tiek parādīta pārlūkprogrammā.

Parasti maršrutētāji pēc noklusējuma ir konfigurēti kā privātā IP adrese (to adrese vietējā tīklā) kā pirmais resursdatora ID. Tātad, piemēram, mājas tīklā, kas izmanto 192.168.1.0 tīkla ID, maršrutētājs parasti būs 192.168.1.1. Protams, tāpat kā lielākā daļa lietu, jūs varat konfigurēt to kā kaut ko citu, ja vēlaties.

DNS serveri

Ir viena pēdējā informācija, ko redzēsit kopā ar ierīces IP adresi, apakštīkla masku un noklusējuma vārtejas adresi: vienas vai divu noklusējuma domēna nosaukumu sistēmas (DNS) serveru adreses. Mēs, cilvēki, strādājam labāk nekā vārdi, nevis ciparu adreses. Rakstīt www.howtogeek.com savā pārlūkprogrammas adreses joslā ir daudz vieglāk, nekā atcerēties un ierakstīt mūsu vietnes IP adresi.

DNS darbojas kā telefona grāmata, meklējot cilvēka lasāmās lietas, piemēram, tīmekļa vietņu nosaukumus, un pārveidojot tās par IP adresēm. DNS to dara, uzglabājot visu šo informāciju saistīto DNS serveru sistēmā internetā. Ierīcēm ir jāzina DNS serveru adreses, uz kurām jānosūta viņu vaicājumi.

Tipiskā mazā vai mājas tīklā DNS servera IP adreses bieži ir tādas pašas kā noklusējuma vārtejas adrese. Ierīces nosūta DNS vaicājumus maršrutētājam, kas pēc tam pārsūta pieprasījumus uz visiem DNS serveriem, kurus maršrutētājs ir konfigurējis izmantot. Pēc noklusējuma tie parasti ir neatkarīgi no jūsu ISP sniegtajiem DNS serveriem, bet, ja vēlaties, tos var mainīt, lai izmantotu dažādus DNS serverus. Dažreiz jums var būt labāki panākumi, izmantojot DNS serverus, ko nodrošina trešās puses, piemēram, Google vai OpenDNS.

Kāda ir atšķirība starp IPv4 un IPv6?

Iespējams, ka, pārlūkojot iestatījumus, esat ievērojuši arī cita veida IP adresi, ko sauc par IPv6 adresi. IP adreses, par kurām esam runājuši līdz šim, ir adreses, ko izmanto IP 4. versija (IPv4) - protokols, kas izstrādāts 70. gadu beigās. Viņi izmanto 32 bināros bitus, par kuriem mēs runājām (četrās oktetās), lai nodrošinātu pavisam 4,29 miljardus iespējamu unikālu adresi. Lai gan tas izklausās daudz, visas publiski pieejamās adreses jau sen tika piešķirtas uzņēmumiem. Daudzas no tām ir neizmantotas, bet tās ir piešķirtas un nav pieejamas vispārējai lietošanai.

Deviņdesmito gadu vidū, uztraucot par iespējamo IP adrešu trūkumu, interneta tehniskā darba grupa (IETF) izstrādāja IPv6. IPv6 izmanto 128 bitu adresi IPv4 32 bitu adreses vietā, tāpēc kopējais unikālo adrešu skaits tiek mērīts nepietiekamajos - tas ir pietiekami liels skaits, kas, visticamāk, nekad nebūs.

Atšķirībā no punktveida decimālzīmēm, kas izmantotas IPv4, IPv6 adreses tiek izteiktas kā astoņas numuru grupas, dalītas ar kolonām. Katrai grupai ir četri heksadecimālie cipari, kas apzīmē 16 binārus ciparus (tātad, tas tiek dēvēts par Hextet). Tipiska IPv6 adrese var izskatīties šādi:

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

Lieta ir tāda, ka IPv4 adrešu trūkums, kas izraisīja visas bažas, lielā mērā tika mazināts, palielinot privāto IP adrešu izmantošanu maršrutētājiem. Arvien vairāk cilvēku izveidoja savus privātus tīklus, izmantojot privātās IP adreses, kas nav publiski pieejamas.

Tātad, lai gan IPv6 joprojām ir svarīgs spēlētājs un ka pāreja joprojām notiks, tā nekad nav bijusi tik pilnīga, kā prognozēts, vismaz vēl nav. Ja vēlaties uzzināt vairāk, skatiet šo IPv6 vēsturi un laika grafiku.

Kā ierīce saņem tās IP adresi?

Tagad, kad jūs zināt, kā darbojas IP adreses, runāsim par to, kā pirmām kārtām tiek iegūtas ierīces IP adreses. Ir patiešām divu veidu IP uzdevumi: dinamisks un statisks.

Dinamiskā IP adrese tiek piešķirta automātiski, kad ierīce izveido savienojumu ar tīklu. Lielākā daļa šodien esošo tīklu (ieskaitot jūsu mājas tīklu) izmanto kaut ko, ko sauc par Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP), lai tas notiktu. DHCP ir iebūvēts jūsu maršrutētājam. Kad ierīce izveido savienojumu ar tīklu, tā izsūta apraides ziņojumu, pieprasot IP adresi. DHCP pārtver šo ziņojumu un pēc tam piešķir šai ierīcei IP adresi no pieejamo IP adrešu kopas.

Šim nolūkam tiks izmantoti daži privāti IP adreses diapazonu maršrutētāji. Kas tiek izmantots, ir atkarīgs no tā, kurš ir izveidojis jūsu 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, jūsu ISP sniegtais maršrutētājs piešķir adreses šajā diapazonā. Daži citi interneta pakalpojumu sniedzēji arī izmanto šīs adreses maršrutētāju maršrutos, tāpat kā Apple to maršrutētāju maršrutos.
• 192.168.0.0 - 192.168.255.255: Vairums komerciālo maršrutētāju ir iestatīti, lai šajā diapazonā piešķirtu IP adreses. Piemēram, lielākā daļa Linksys maršrutētāju izmanto 192.168.1.0 tīklu, bet gan D-Link, gan Netgear izmanto 198.168.0.0 diapazonu
• 172,16,0,0 - 172,16,255,255: Šo diapazonu parasti izmanto jebkurš komerciāls pārdevējs pēc noklusējuma.
• 169.254.0.0 - 169.254.255.255: Šis ir īpašs diapazons, ko izmanto protokols ar automātisko privāto IP adresi. Ja jūsu dators (vai cita ierīce) ir iestatīts, lai automātiski ielādētu tās IP adresi, bet nevar atrast DHCP serveri, tā piešķir sev adresi šajā diapazonā. Ja redzat kādu no šīm adresēm, tā norāda, ka jūsu ierīce nevar sasniegt DHCP serveri, kad bija pienācis laiks IP adreses saņemšanai, un jums var rasties tīkla problēmas vai problēmas ar maršrutētāju..

Dinamisko adrešu lieta ir tā, ka tās dažkārt var mainīties. DHCP serveri nomā ierīcēm IP adreses, un, kad šīs nomas ir pabeigtas, ierīcēm jāatjauno noma. Dažreiz ierīces saņems citu IP adresi no adrešu kopas, ko serveris var piešķirt.

Lielākā daļa laika, tas nav liels darījums, un viss būs „tikai darbs”. Reizēm tomēr, iespējams, vēlēsities piešķirt ierīcei IP adresi, kas nemainās. Piemēram, varbūt jums ir ierīce, kurai nepieciešams piekļūt manuāli, un jums ir vieglāk atcerēties IP adresi nekā nosaukumu. Vai varbūt jums ir noteiktas lietotnes, kas var izveidot savienojumu tikai ar tīkla ierīcēm, izmantojot to IP adresi.

Šādos gadījumos šīm ierīcēm var piešķirt statisku IP adresi. Ir daži veidi, kā to izdarīt. Jūs varat manuāli konfigurēt ierīci ar statisku IP adresi, lai gan tas dažkārt var būt janky. Otrs, elegants risinājums ir konfigurēt maršrutētāju, lai piešķirtu noteiktām ierīcēm statiskas IP adreses laikā, kas DHCP serverim parasti būtu dinamisks uzdevums. Tādā veidā IP adrese nekad nemainās, bet jūs nepārtraucat DHCP procesu, kas viss darbojas nevainojami.