Kaip veikia IP adresai?

2024 Autorius: Geoffrey Carr | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:53

Kiekvienas įrenginys, prijungtas prie tinklo kompiuterio, planšetinio kompiuterio ar kameros, reikalauja unikalaus atpažinimo kodo, kad kiti įrenginiai žinotų, kaip jį pasiekti. TCP / IP tinklo pasaulyje šis identifikatorius yra interneto protokolo (IP) adresas.

Jei dirbote su kompiuteriais bet kuriuo laiko momentu, greičiausiai veikėte IP adresus - tuos skaitmeninius sekas, kurių atrodo kaip 192.168.0.15. Daugeliu atvejų mes neturime tiesiogiai elgtis su jais, nes mūsų įrenginiai ir tinklai rūpinasi šia medžiaga už scenos. Kai mes turime susidoroti su jais, mes dažnai tik seka instrukcijas, kokius skaičius įdėti. Bet jei jūs kada nors norėjote pasinerti šiek tiek į tai, kas reiškia šiuos skaičius, šis straipsnis skirtas jums.

Kodėl tu rūpinosi? Na, suprasti, kaip veikia IP adresai yra labai svarbūs, jei kada nors norite išspręsti, kodėl jūsų tinklas netinkamai veikia, arba kodėl tam tikras įrenginys nesusijęs su tuo, kaip tikitės. Ir, jei jums kada nors reikės sukurti kažką šiek tiek labiau pažengusios, pvz., Talpinant žaidimų serverį ar žiniasklaidos serverį, prie kurio gali prisijungti draugai iš interneto, jums reikės žinoti apie IP adresus. Be to, tai yra įdomu.

Pastaba: šiame straipsnyje aptarsime pagrindinius IP adresavimo aspektus, galbūt norėsime žinoti, kokius dalykus žmonės, kurie naudoja IP adresus, bet niekada apie juos daug negalvojau. Mes nesistengsime apimti tam tikrų pažengusių ar profesionalių dalykų, pvz., IP klasės, be klasių maršrutų ir tinkinto subnetyvavimo … bet nurodysime keletą šaltinių, kad galėtume toliau skaityti, kaip mes einame.

Kas yra IP adresas?

IP adresas unikaliai identifikuoja įrenginį tinkle. Jūs anksčiau matėte šiuos adresus; jie atrodo kaip 192.168.1.34.

IP adresas visada yra toks keturių skaičių rinkinys. Kiekvienas skaičius gali būti nuo 0 iki 255. Taigi, visas IP adresavimo diapazonas yra nuo 0.0.0.0 iki 255.255.255.255.

Priežastis, kodėl kiekvienas skaičius gali siekti iki 255, yra tas, kad kiekvienas iš jų yra iš tikrųjų aštuonių skaitmenų dvejetainis numeris (kartais vadinamas oktetu). Oktete nulinis skaičius būtų 00000000, o skaičius 255 būtų 11111111, o didžiausias skaičius oktete gali pasiekti. Tas IP adresas, kurį paminėjome anksčiau (192.168.1.34) dvejetainėje, atrodytų taip: 11000000.10101000.00000001.00100010.

Kompiuteriai dirba su dvejetainiu formatu, bet mes manome, kad daug lengviau dirbti su dešimtainiu formatu. Vis dėlto, žinodamas, kad adresai iš tiesų yra dvejetainiai skaičiai, mes suprantame, kodėl kai kurie dalykai, susiję su IP adresais, veikia taip, kaip jie daro.

Nebijokite, nors! Šiame straipsnyje nenorime mesti daugybės dvejetainių ar matematikos, todėl tiesiog padėkite mums šiek tiek ilgiau.

Du IP adreso dalys

Įrenginio IP adresas iš tikrųjų susideda iš dviejų atskirų dalių:

Tinklo ID: Tinklo ID yra iš kairės esančio IP adreso dalis, identifikuojanti konkretų tinklą, kuriame yra įrenginys. Tipiškame namų tinkle, kuriame įrenginys turi IP adresą 192.168.1.34, 192.168.1 dalies adresas bus tinklo ID. Paprastai trūkstama galutinė dalis yra užpildyta nuline, todėl galime pasakyti, kad įrenginio tinklo ID yra 192.168.1.0.
Kompiuterio ID: Priimančio asmens ID yra tai IP adreso dalis, kurios nepatenkina tinklo ID. Tai nurodo konkretų įrenginį (TCP / IP pasaulyje, vadiname įrenginių "hosts") šiame tinkle. Tęsdami mūsų IP adreso 192.168.1.34 pavyzdį, priimančiojo asmens identifikatorius bus 34 - unikalus jo kompiuterio ID 192.168.1.0 tinkle.

Tada jūsų namų tinkle galite pamatyti keletą įrenginių su IP adresais, pvz., 192.168.1.1, 192.168.1.2, 192.168.1 30 ir 192.168.1.34. Visi šie yra unikalūs įrenginiai (šiuo atveju šeimos ID 1, 2, 30 ir 34) tame pačiame tinkle (su tinklo ID 192.168.1.0).

Norėdami visa tai šiek tiek pagerinti, pasukite į analogiją. Tai gana panaši į tai, kaip mieste veikia gatvės adresai. Paimkite adresą, pavyzdžiui, 2013 Paradise Street. Gatvės pavadinimas sutampa su tinklo ID ir namo numeris yra panašus į priimančio asmens ID. Miesto viduje dvi gatves nebus pavadintos vienodais, tarsi jokie du tinklo ID to paties tinklo pavadinimai nebus tokie patys. Tam tikroje gatvėje kiekvienas namo numeris yra unikalus, kaip ir visi unikalūs konkrečios tinklo ID identifikuoti priimančiosios ID.

Subnet Mask

Taigi, kaip jūsų įrenginys nustato, kuri IP adreso dalis yra tinklo ID ir kokia yra pagrindinio kompiuterio ID? Dėl to jie naudoja antrą numerį, kurį visada matysite kartu su IP adresu. Šis numeris vadinamas potinklio kaukiu.

Daugumoje paprastų tinklų (pvz., Namų ar mažų įmonių) matysite antrinių tinklų kaukes kaip 255.255.255.0, kur visi keturi numeriai yra 255 arba 0. Pakeitimų padėtis nuo 255 iki 0 rodo padalijimą tarp tinklo ir priimančiosios asmens ID. 255 "maskuoja" tinklo ID iš lygties.

Pastaba: čia apibūdinantys pagrindiniai potinklio potinkiai yra žinomi kaip numatytieji potinklio potinkiai. Daiktai yra sudėtingesni nei į didesnius tinklus. Žmonės dažnai naudoja pasirinktinius potinklio kaukes (kur nulių ir taškų pertraukos pozicija perkelia į oktetą), kad sukurtumėte keletą subneto tame pačiame tinkle. Tai truputį viršija šio straipsnio taikymo sritį, tačiau, jei jus domina, "Cisco" turi gana gerą "subnetting" vadovą.

Numatytojo šliuzo adresas

Be paties paties IP adreso ir susijusios potinklio kaukės, taip pat matysite numatytąjį šliuzo adresą kartu su IP adresavimo informacija. Priklausomai nuo naudojamos platformos šis adresas gali būti vadinamas kažkuo kita. Tai kartais vadinama "maršrutizatoriumi", "maršrutizatoriaus adresu, numatytu maršrutu" arba tiesiog "vartuvu". Tai visi vienodi dalykai. Tai numatytasis IP adresas, į kurį įrenginys siunčia tinklo duomenis, kai šie duomenys yra skirti persikelti į kitą tinklą (vienas su kitokiu tinklo ID), nei tas, kurį įjungtas įrenginys.

Paprasčiausias pavyzdys yra tipiškas namų tinklas.

Jei turite namų tinklą su keliais įrenginiais, tikriausiai turėsite maršrutizatorių, kuris yra prijungtas prie interneto per modemą. Šis maršrutizatorius gali būti atskiras įrenginys arba jis gali būti modemo / maršrutizatoriaus kombinuotojo įrenginio, kurį teikia jūsų interneto tiekėjas, dalis. Maršrutizatorius yra tarp jūsų tinklo kompiuterių ir įrenginių bei daugiau viešųjų įrenginių internete, perduodant (arba nukreipiant) eismą pirmyn ir atgal.

Pasakykite, kad paleidžiate savo naršyklę ir eikite į www.howtogeek.com. Jūsų kompiuteris siunčia užklausą į mūsų svetainės IP adresą. Kadangi mūsų serveriai yra internete, o ne jūsų namų tinkle, tas srautas siunčiamas iš jūsų kompiuterio į jūsų maršrutizatorių (vartai), o jūsų maršrutizatorius perduoda užklausą mūsų serveriui. Serveris grąžina reikiamą informaciją savo maršrutizatoriui, o tada nukreipia informaciją atgal į prašomą įtaisą ir mato, kad mūsų svetainė atsiranda jūsų naršyklėje.

Paprastai maršrutizatoriai pagal numatytuosius nustatymus turi turėti savo asmeninį IP adresą (jų adresą vietiniame tinkle) kaip pirmąjį pagrindinį kompiuterio ID. Pavyzdžiui, namų tinkle, kuriame tinklo ID naudojamas 192.168.1.0, maršrutizatorius paprastai bus 192.168.1.1. Žinoma, kaip ir dauguma dalykų, galite konfigūruoti, kad būtų kažkas kita, jei norite.

DNS serveriai

Yra vienas galutinis informacijos elementas, kurį matysite kartu su įrenginio IP adresu, potinklio kaukiu ir numatytojo šliuzo adresu: vieno ar dviejų numatytų domenų vardų sistemos (DNS) serverių adresai. Mes, žmonės, dirba daug geriau vardais nei skaitmeniniai adresai. Įveskite www.howtogeek.com į naršyklės adreso juostą daug lengviau nei prisimindami ir įvedę mūsų svetainės IP adresą.

DNS veikia kaip tarsi telefonų knyga, žvelgia į žmonėms nuskaitomus dalykus, pvz., Svetainių pavadinimus, ir paverčia juos IP adresais. DNS tai daro saugodama visą tą informaciją susietų DNS serverių sistemoje visame internete. Jūsų įrenginiams reikia žinoti DNS serverių adresus, į kuriuos turėtų būti siunčiamos jūsų užklausos.

Tipiškame mažame ar namų tinkle DNS serverio IP adresai dažnai yra tokie patys kaip numatytojo šliuzo adresas. Įrenginiai siunčia savo DNS užklausas savo maršrutizatoriui, o tada perduoda užklausas bet kuriam DNS serveriui, kurio maršrutizatorius sukonfigūruotas naudoti. Pagal numatytuosius nustatymus, tai paprastai DNS serveriai, kuriuos teikia jūsų ISP, bet jūs galite pakeisti tuos, kurie nori naudoti skirtingus DNS serverius. Kartais jums gali tekti sėkmingiau naudotis DNS serveriais, kuriuos teikia trečiosios šalys, pvz., "Google" arba "OpenDNS".

Koks skirtumas tarp IPv4 ir IPv6?

Jūs taip pat galbūt pastebėjote naršydami nustatymus kito tipo IP adresą, vadinamą IPv6 adresu. Iki šiol kalbėjome apie IP adresus, kuriuose naudojamas IP versijos 4 (IPv4) - protokolas, sukurtas 70-ųjų pabaigoje. Jie naudoja 32 dvejetainius bitus, apie kuriuos kalbėjomės (keturiuose oktetuose), kad pateikti iš viso 4,29 mlrd. Galimų unikalių adresų. Nors tai atrodo labai daug, visi viešai prieinami adresai jau seniai buvo skirti įmonėms. Daugelis jų yra nenaudojamos, tačiau jos yra priskirtos ir negalimos bendram naudojimui.

Dešimtojo dešimtmečio viduryje, susirūpinus dėl galimo IP adresų stygiaus, interneto inžinerijos darbo grupė (IETF) sukūrė IPv6. IPv6 naudoja 128 bitų adresą, o ne 32-bitų IPv4 adresą, taigi bendras unikalių adresų skaičius matuojamas nedideliaisiais skaičiais, ty pakankamai didelis skaičius, kurio mažai tikėtina, kad baigsis.

Skirtingai nuo taškinės dešimtosios raidės, naudojamos IPv4, IPv6 adresai išreiškiami aštuoniomis skaičių grupėmis, suskirstytomis dviem dvitaškiais. Kiekvienoje grupėje yra keturi šešioliktainiai skaitmenys, kurie žymi 16 dvejetainių skaitmenų (vadinasi, jis vadinamas hekstetu). Tipinis IPv6 adresas gali atrodyti panašiai:


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

Tai yra tai, kad IPv4 adresų trūkumas, dėl kurio kilo visas susirūpinimas, iš esmės buvo sušvelnintas didėjančiu privačių IP adresų naudojimu už maršrutizatorių. Vis daugiau ir daugiau žmonių sukūrė savo privačius tinklus, naudojančius tuos privačius IP adresus, kurie nėra viešai paskelbti.

Taigi, nors IPv6 vis dar yra pagrindinis veikėjas ir šis perėjimas vis tiek įvyks, jis niekada neįvyko tokia pat sparta, kaip tikėtasi, bent jau dar. Jei norite sužinoti daugiau, peržiūrėkite šią IPv6 istoriją ir laiko juostą.

Kaip įrenginys gauna savo IP adresą?

Dabar, kai žinote pagrindus, kaip veikia IP adresai, pakalbėkime apie tai, kaip įrenginiai visų pirma gauna savo IP adresus. Yra tikrai dviejų tipų IP paskyrimai: dinaminis ir statinis.

Dinaminis IP adresas automatiškai priskiriamas, kai įrenginys prisijungia prie tinklo. Didžioji dauguma tinklų šiandien (įskaitant jūsų namų tinklą) naudoja kažką vadinamą dinaminio pagrindinio kompiuterio konfigūracijos protokolu (DHCP), kad tai padarytų. DHCP yra įmontuotas į jūsų maršrutizatorių. Kai įrenginys prisijungia prie tinklo, jis siunčia transliacinį pranešimą, kuriame prašoma nurodyti IP adresą. DHCP pertraukia šį pranešimą ir tada priskiria to įrenginio IP adresą iš prieinamų IP adresų.

Yra tam tikri privataus IP adresų intervalai maršrutizatoriai naudos šiuo tikslu. Kuris naudojamas priklauso nuo to, kas sukūrė jūsų maršrutizatorių, arba kaip jūs pats nustatėte dalykus. Tie privati IP diapazonas apima:

10.0.0.0 – 10.255.255.255: Jei esate "Comcast / Xfinity" klientas, jūsų IPT pateiktas maršrutizatorius priskiria adresus toje srityje. Kai kurie kiti interneto paslaugų teikėjai taip pat naudoja šiuos adresus savo maršrutizatoriuose, taip pat kaip "Apple" savo "AirPort" maršrutizatoriuose.
192.168.0.0 – 192.168.255.255: Dauguma komercinių maršrutizatorių yra nustatyti priskirti IP adresus šiame diapazone. Pavyzdžiui, dauguma "Linksys" maršrutizatorių naudoja 192.168.1.0 tinklą, o "D-Link" ir "Netgear" naudoja 198.168.0.0 diapazoną
172.16.0.0 – 172.16.255.255: Pagal numatytuosius nustatymus šis diapazonas retai naudojamas bet kokių komercinių tiekėjų.
169.254.0.0 – 169.254.255.255: Tai yra specialus diapazonas, naudojamas protokolo "Automatinis privati IP adresavimas". Jei jūsų kompiuteris (ar kitas įrenginys) yra nustatytas, kad automatiškai gautų savo IP adresą, bet negalės rasti DHCP serverio, jis priskirs sau šio diapazono adresą. Jei matote vieną iš šių adresų, jis nurodo, kad jūsų įrenginys negalėjo pasiekti DHCP serverio, kai pasirodė laikas gauti IP adresą, todėl gali kilti tinklo problemų ar problemų su maršrutizatoriumi.

Dinaminių adresų dalykas yra tai, kad kartais jie gali pasikeisti. DHCP serveriai išnuomoja IP adresus į įrenginius, o kai tie lizingai išaugo, įrenginiai turi atnaujinti nuomos sutartį. Kartais įrenginiai gaus kitą IP adresą iš serverių priskirtų adresų rinkinio.

Daugeliu atvejų tai nėra didelis dalykas, ir viskas bus "tiesiog dirbti". Tačiau kartais galite nurodyti, kad įrenginys nepakeis IP adreso. Pvz., Galbūt turite įrenginį, kurį reikia pasiekti rankiniu būdu, ir jums lengviau prisiminti IP adresą, o ne vardą. Arba galbūt turite tam tikras programas, kurios gali prisijungti tik prie tinklo įrenginių naudodamos savo IP adresą.

Tokiais atvejais šiuos įrenginius galite priskirti statinį IP adresą. Yra keletas būdų tai padaryti. Jūs galite rankiniu būdu sukonfigūruoti įrenginį naudodami statinį IP adresą, nors tai kartais gali būti sunku. Kitas, labiau elegantiškas sprendimas yra konfigūruoti maršrutizatorių tam tikruose įrenginiuose priskirti statinius IP adresus per DHCP serverį, kuris paprastai būtų dinamiškas. Tokiu būdu IP adresas niekada nesikeičia, bet jūs nepertrauksite DHCP proceso, kuris viską veiktų sklandžiai.