Kaip veikia IP adresai?

Kiekvienas įrenginys, prijungtas prie tinklo kompiuterio, planšetinio kompiuterio, fotoaparato, nepriklausomai nuo to, kam reikia unikalaus identifikatoriaus, kad kiti įrenginiai žinotų, kaip pasiekti jį. TCP / IP tinklo pasaulyje šis identifikatorius yra interneto protokolo (IP) adresas.

Jei dirbote su kompiuteriais bet kokiam laikui, jūs tikriausiai susidūrėte su IP adresais - tomis skaitmeninėmis sekomis, kurios atrodo kaip 192.168.0.15. Dažniausiai mes neturime su jais tiesiogiai susidoroti, nes mūsų įrenginiai ir tinklai rūpinasi šiomis medžiagomis užkulisiuose. Kai turime juos spręsti, mes dažnai tiesiog vadovaujame instrukcijomis apie tai, kokie numeriai ten yra. Tačiau, jei jūs kada nors norėjote šiek tiek giliau nardyti, ką šie skaičiai reiškia, šis straipsnis yra skirtas jums.

Kodėl turėtumėte rūpintis? Na, supratimas, kaip veikia IP adresai, yra gyvybiškai svarbus, jei jūs kada nors norite išspręsti, kodėl jūsų tinklas neveikia, arba kodėl konkretus prietaisas nesijungia taip, kaip tikitės. Ir, jei jums kada nors reikia sukurti šiek tiek daugiau pažengusio tipo žaidimų serverio ar žiniasklaidos serverio prieglobos, į kurią draugai iš interneto gali prisijungti, jums reikia žinoti apie IP adresus. Be to, tai įdomu.

Pastaba: šiame straipsnyje aptarsime IP adresų pagrindus, tokius dalykus, kuriuos žmonės, kurie naudojasi IP adresais, bet niekada nemanė apie juos, galbūt norės žinoti. Mes neapimsime kai kurių labiau pažengusių ar profesionalių lygių dalykų, pvz., IP klasių, klasių maršrutų ir individualaus subnetting ... bet mes nurodysime kai kuriuos šaltinius tolesniam skaitymui, kai eisime.

Kas yra IP adresas?

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

IP adresas visada yra keturių skaičių rinkinys. Kiekvienas skaičius gali būti nuo 0 iki 255. Taigi, visas IP adresų diapazonas yra nuo 0,0.0.0 iki 255.255.255.255.

Priežastis, dėl kurios kiekvienas skaičius gali pasiekti iki 255, yra tas, kad kiekvienas skaičius yra aštuonių skaitmenų skaičius (kartais vadinamas oktetu). Oktete skaičius nulis būtų 00000000, o skaičius 255 - 11111111, maksimalus skaičius, kurį gali pasiekti oktetas. Šis IP adresas, kurį anksčiau minėjome (192.168.1.34) dvejetainėje, atrodys taip: 11000000.10101000.00000001.00100010.

Kompiuteriai dirba su dvejetainiu formatu, bet mes, žmonės, lengviau dirbti su dešimtainiu formatu. Vis dėlto žinant, kad adresai iš tikrųjų yra dvejetainiai numeriai, galėsime suprasti, kodėl kai kurie dalykai, susiję su IP adresais, veikia taip, kaip jie daro.

Nesijaudinkite, nors! Šiame straipsnyje jums nebereikės daug dvejetainių ar matematinių dalykų, todėl tiesiog šiek tiek ilgiau su mumis.

Dvi IP adreso dalys

Įrenginio IP adresas iš tikrųjų susideda iš dviejų atskirų dalių:

• Tinklo ID: Tinklo ID yra IP adreso dalis, pradedama nuo kairės, kuri identifikuoja konkretų tinklą, kuriame įrenginys yra. Tipiniame namų tinkle, kuriame įrenginyje yra IP adresas 192.168.1.34, 192.168.1 dalis bus tinklo ID. Įprasta užpildyti trūkstamą galutinę dalį nuliu, todėl galime sakyti, kad įrenginio tinklo ID yra 192.168.1.0.
• Priimančiojo ID: Priimančiojo ID yra IP adreso dalis, kurios nepriėmė tinklo ID. Jis identifikuoja konkretų įrenginį (TCP / IP pasaulyje, mes vadiname prietaisų „šeimininkus“) tame tinkle. Tęsdamas mūsų 192.168.1.34 IP adreso pavyzdį, priimančiosios ID būtų 34-šeimininko unikalus ID 192.168.1.0 tinkle.

Jūsų namų tinkle galite matyti kelis įrenginius su IP adresu, 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 yra 1, 2, 30 ir 34 pagrindiniai ID) tinkle (su tinklo ID 192.168.1.0).

Norėdami tai padaryti šiek tiek geriau, pereikime prie analogijos. Tai gana panaši į tai, kaip gatvės adresas veikia mieste. Paimkite 2013 m. „Paradise Street“ adresą. Gatvės pavadinimas yra panašus į tinklo ID, o namų numeris yra panašus į pagrindinio kompiuterio ID. Miesto viduje dvi gatvės nebus pavadintos tuo pačiu, kaip ir du to paties tinklo tinklo ID. Konkrečioje gatvėje kiekvienas namo numeris yra unikalus, lygiai taip pat, kaip ir visi tam tikro tinklo ID priimančiosios iD.

Subneto kaukė

Taigi, kaip jūsų prietaisas nustato, kuri IP adreso dalis yra tinklo ID ir kuri dalis yra priimančiosios ID? Tam jie naudoja antrą skaičių, kurį visada matysite kartu su IP adresu. Šis skaičius vadinamas potinklio kaukė.

Daugumoje paprastų tinklų (pvz., Namų ar mažų įmonių) matysite tokius tinklų kaukes kaip 255.255.255.0, kur visi keturi numeriai yra 255 arba 0. Pokyčių padėtis nuo 255 iki 0 rodo paskirstymą tarp tinklo ir pagrindinio kompiuterio ID. 255s „maskuoja“ tinklo ID iš lygties.

Pastaba: čia aprašytos pagrindinės potinklio kaukės yra žinomos kaip numatytosios potinklio kaukės. Didesniuose tinkluose dalykai tampa sudėtingesni. Žmonės dažnai naudoja pasirinktinius potinklio kaukes (kur pertraukos tarp nulio ir tų, kurios perkeliamos per oktetą), kad viename tinkle būtų sukurti keli potinkliai. Tai šiek tiek už šio straipsnio ribų, bet jei jus domina, „Cisco“ turi gana gerą „subnetting“ vadovą.

Numatytasis šliuzo adresas

Be IP adreso ir susijusio potinklio kaukės, taip pat matysite numatytąjį šliuzo adresą kartu su IP adresų informacija. Priklausomai nuo naudojamos platformos, šis adresas gali būti vadinamas kitokiu. Tai kartais vadinama „maršrutizatoriumi“, „maršrutizatoriaus adresu“, „numatytuoju maršrutu“ arba tiesiog „vartais“. Tai numatytasis IP adresas, kuriuo įrenginys siunčia tinklo duomenis, kai šie duomenys yra skirti kitam tinklui (vienas su kitokiu tinklo ID), nei tas, kurį įrenginys yra įjungęs.

Paprasčiausias jo pavyzdys randamas tipiškame namų tinkle.

Jei turite namų tinklą su keliais įrenginiais, tikriausiai turite maršrutizatorių, prijungtą prie interneto per modemą. Šis maršrutizatorius gali būti atskiras įrenginys, arba jis gali būti jūsų interneto tiekėjo pateikto modemo / maršrutizatoriaus kombinuoto įrenginio dalis. Maršrutizatorius sėdi tarp kompiuterių ir įrenginių, esančių jūsų tinkle, ir daugiau viešai nukreiptų įrenginių internete, einantį (arba nukreipiantį) srautą į priekį ir atgal.

Pasakykite, kad užsidega naršyklė ir eikite į www.howtogeek.com. Jūsų kompiuteris siunčia užklausą į mūsų svetainės IP adresą. Kadangi mūsų serveriai veikia ne jūsų namų tinkle, bet ir internete, šis srautas siunčiamas iš jūsų kompiuterio į maršrutizatorių (šliuzą), o jūsų maršrutizatorius perduoda užklausą į mūsų serverį. Serveris siunčia teisingą informaciją atgal į jūsų maršrutizatorių, kuris vėliau nukreipia informaciją į įrenginį, kuris to paprašė, ir pamatysite mūsų svetainę savo naršyklėje.

Paprastai maršrutizatoriai pagal nutylėjimą yra sukonfigūruoti, kad jų privatus IP adresas (jų adresas vietiniame tinkle) būtų pirmasis kompiuterio ID. Taigi, pavyzdžiui, namų tinkle, kuris naudoja 192.168.1.0 tinklo ID, maršrutizatorius paprastai bus 192.168.1.1. Žinoma, kaip ir dauguma dalykų, galite nustatyti, kad tai būtų kažkas kitoks, jei norite.

DNS serveriai

Yra vienas galutinis informacijos, kurią matysite kartu su įrenginio IP adresu, potinklio kaukė ir numatytojo šliuzo adresu, adresas: vieno ar dviejų numatytųjų domeno vardų sistemos (DNS) serverių adresai. Mes, žmonės, dirbame gerokai geriau, nei vardų. Įvedus www.howtogeek.com į naršyklės adreso juostą yra daug lengviau nei prisiminti ir įvesti mūsų svetainės IP adresą.

DNS veikia kaip telefono knyga, ieško žmogaus skaitytų dalykų, pvz., Svetainių pavadinimų, ir konvertuoja juos į IP adresus. DNS tai daro saugodama visą informaciją apie susietų DNS serverių sistemą internete. Jūsų prietaisai turi žinoti DNS serverių, į kuriuos reikia siųsti užklausas, adresus.

Tipiniame mažame ar namų tinkle DNS serverio IP adresai dažnai yra tokie patys kaip numatytojo šliuzo adresas. Prietaisai siunčia savo DNS užklausas į jūsų maršrutizatorių, kuris vėliau persiunčia užklausas bet kuriam DNS serveriui, kurį maršrutizatorius sukonfigūruotas naudoti. Numatyta, kad paprastai jie yra bet kokie DNS serveriai, kuriuos teikia jūsų IPT, bet, jei norite, galite juos pakeisti naudodami skirtingus DNS serverius. Kartais gali būti geresnė sėkmė naudojant DNS serverius, kuriuos teikia trečiosios šalys, pvz., „Google“ arba „OpenDNS“.

Koks skirtumas tarp IPv4 ir IPv6?

Taip pat galbūt pastebėjote naršydami nustatymus kitokio tipo IP adresą, vadinamą IPv6 adresu. Iki šiol kalbėjome apie IP adresus, kuriuos naudoja IP 4 versija (IPv4) - protokolas, sukurtas 70-ųjų pabaigoje. Jie naudoja 32 binarinius bitus, apie kuriuos kalbėjome (keturiais oktetais), kad galėtume suteikti 4,29 mlrd. Nors tai skamba kaip daug, visi viešai prieinami adresai jau seniai buvo priskirti įmonėms. Daugelis jų yra nenaudojamos, tačiau jos yra priskirtos ir negalimos bendrai naudoti.

Devintojo dešimtmečio viduryje, susirūpinęs dėl galimo IP adresų trūkumo, interneto inžinerijos darbo grupė (IETF) sukūrė IPv6. IPv6 naudoja 128 bitų adresą, o ne 32 bitų IPv4 adresą, todėl bendras unikalių adresų skaičius matuojamas nepakankamai mažai, ty pakankamai didelis, kad mažai tikėtina, kad kada nors baigsis.

Skirtingai nei po kablelio, naudojamo IPv4, IPv6 adresai išreiškiami aštuonių skaičių grupėmis, padalinta iš dvitaškių. Kiekvienoje grupėje yra keturi šešioliktainiai skaitmenys, žymintys 16 dvejetainių skaitmenų (tai vadinama Hextet). Tipiškas IPv6 adresas gali atrodyti taip:

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

Svarbu tai, kad dėl visų susirūpinimą keliančių IPv4 adresų trūkumo didele dalimi sumažėjo privataus IP adresų naudojimas už maršrutizatorių. Vis daugiau ir daugiau žmonių sukūrė savo privačius tinklus, naudodami tuos privačius IP adresus, kurie nėra viešai rodomi.

Taigi, nors IPv6 vis dar yra svarbus žaidėjas ir kad perėjimas vis dar įvyktų, tai niekada nebuvo taip gerai, kaip tikėtasi - bent jau dar nėra. Jei norite sužinoti daugiau, patikrinkite šią IPv6 istoriją ir laiką.

Kaip įrenginys gauna savo IP adresą?

Dabar, kai žinote, kaip veikia IP adresai, kalbėkime apie tai, kaip įrenginiai gauna savo IP adresus. Yra tikrai dviejų tipų IP priskyrimai: dinamiškas ir statinis.

Dinaminis IP adresas priskiriamas automatiškai, kai įrenginys prisijungia prie tinklo. Didžioji dauguma tinklų šiandien (įskaitant jūsų namų tinklą) naudoja kažką, vadinamą „Dynamic Host Configuration Protocol“ (DHCP), kad tai įvyktų. DHCP yra integruotas į jūsų maršrutizatorių. Kai prietaisas prisijungia prie tinklo, jis siunčia transliacinį pranešimą, prašantį IP adreso. DHCP perima šį pranešimą ir paskui priskiria tam įrenginiui IP adresą iš turimų IP adresų.

Tam tikslui bus naudojami tam tikri privatūs IP adresų grupės maršrutizatoriai. Kuris naudojamas, priklauso nuo to, kas padarė jūsų maršrutizatorių, arba kaip jūs pats nustatėte. Šie privatūs IP intervalai apima:

• 10.0.0.0 - 10.255.255.255: Jei esate „Comcast / Xfinity“ klientas, jūsų IPT pateiktas maršrutizatorius priskiria adresus šiame diapazone. Kai kurie kiti IPT taip pat naudoja šiuos adresus savo maršrutizatoriuose, kaip ir „Apple“ savo „AirPort“ maršrutizatoriuose.
• 192.168.0.0 - 192.168.255.255: Dauguma komercinių maršrutizatorių yra sukonfigūruoti priskirti IP adresus šiame diapazone. Pavyzdžiui, dauguma „Linksys“ maršrutizatorių naudoja 192.168.1.0 tinklą, o „D-Link“ ir „Netgear“ abu naudoja 198.168.0.0 diapazoną
• 172,16,0,0 - 172,16,255,255: Šį diapazoną retai naudoja bet kurie komerciniai pardavėjai.
• 169,254,0,0 - 169,254,255,255: Tai specialus diapazonas, kurį naudoja protokolas, vadinamas automatiniu privačiu IP adresavimu. Jei jūsų kompiuteris (arba kitas įrenginys) yra nustatytas automatiškai gauti IP adresą, bet negali rasti DHCP serverio, jis priskiria adresą šiame diapazone. Jei matote vieną iš šių adresų, jis nurodo, kad jūsų įrenginys negali pasiekti DHCP serverio, kai atėjo laikas gauti IP adresą, ir gali kilti problemų dėl tinklo ar problemų su maršrutizatoriumi.

Dinamiškų adresų dalykas yra tas, kad jie kartais gali keistis. DHCP serveriai nuomoja įrenginius IP adresus, o kai šios nuomos yra baigtos, įrenginiai turi atnaujinti nuomos sutartį. Kartais įrenginiai gaus kitokį IP adresą iš adresų, kuriuos serveris gali priskirti.

Dažniausiai tai nėra didelis dalykas, ir viskas bus „tik darbas“. Tačiau kartais galbūt norėsite suteikti įrenginiui IP adresą, kuris nekeičia. Pavyzdžiui, galbūt turite įrenginį, kurį reikia pasiekti rankiniu būdu, ir lengviau prisiminti IP adresą nei vardas. O gal turite tam tikrų programų, kurios gali prisijungti tik prie tinklo įrenginių, naudodami jų IP adresą.

Tokiais atvejais šiems įrenginiams galite priskirti statinį IP adresą. Yra keletas būdų tai padaryti. Galite rankiniu būdu konfigūruoti įrenginį statiniu IP adresu, nors kartais tai gali būti janky. Kitas, elegantiškesnis sprendimas - konfigūruoti maršrutizatorių, kad tam tikriems įrenginiams būtų priskirti statiniai IP adresai, kurie paprastai būtų dinaminis DHCP serverio priskyrimas. Tokiu būdu IP adresas niekada nesikeičia, tačiau nesustabdysite DHCP proceso, kuris viskas veikia sklandžiai.