Kako delujejo naslovi IP?

Vsaka naprava je povezana z omrežnim računalnikom, tabličnim računalnikom, kamero, ne glede na to - potrebuje edinstven identifikator, tako da druge naprave vedo, kako ga doseči. V omrežju TCP / IP je ta identifikator naslov internetnega protokola (IP).

Če ste delali z računalniki v določenem časovnem obdobju, ste verjetno bili izpostavljeni IP naslovom - tistim številskim zaporedjem, ki so videti kot 192.168.0.15. Večinoma jih ni treba obravnavati neposredno, saj naše naprave in omrežja skrbijo za te stvari v ozadju. Ko se moramo ukvarjati z njimi, pogosto sledimo navodilom o tem, katere številke moramo postaviti. Toda, če ste se kdaj želeli potopiti malo globlje v to, kar pomenijo te številke, je ta članek za vas.

Zakaj bi ti bilo mar? Razumevanje delovanja naslovov IP je ključnega pomena, če želite odpraviti težave, zaradi katerih vaše omrežje ne deluje pravilno, ali zakaj se določena naprava ne povezuje tako, kot bi pričakovali. In če boste kdaj morali vzpostaviti nekaj bolj naprednega, kot je gostovanje igralnega strežnika ali medijskega strežnika, na katerega se lahko povežejo prijatelji iz interneta, boste morali vedeti nekaj o naslavljanju IP. Poleg tega je zelo zanimivo.

Opomba: V tem članku bomo zajemali osnove IP naslova, ki jih ljudje, ki uporabljajo naslove IP, a nikoli zares razmišljali o njih, morda želeli vedeti. Ne bomo pokrivali nekaterih naprednejših ali profesionalnejših stvari, kot so razredi IP, brezrazredna usmerjanja in podomrežja po meri ... vendar bomo v nadaljevanju opozorili na nekatere vire za nadaljnje branje..

Kaj je naslov IP?

Naslov IP enolično identificira napravo v omrežju. Te naslove ste že videli prej; izgledajo nekako kot 192.168.1.34.

Naslov IP je vedno nabor štirih številk, kot je ta. Vsako število lahko sega od 0 do 255. Tako se celotno območje IP naslavlja od 0.0.0.0 do 255.255.255.255.

Razlog, zakaj vsaka številka lahko doseže le 255, je, da je vsaka številka dejansko osemmestna dvojiška številka (včasih se imenuje oktet). V oktetu je številka 0 00000000, številka 255 pa 11111111, največje število, ki ga lahko doseže oktet. Ta naslov IP, ki smo ga prej omenili (192.168.1.34) v binarni obliki, bi izgledal takole: 11000000.10101000.00000001.00100010.

Računalniki delajo z binarnim formatom, vendar pa je ljudem veliko lažje delati z decimalnim formatom. Kljub temu, da vemo, da so naslovi dejansko binarne številke, nam bo pomagalo razumeti, zakaj nekatere stvari, ki obkrožajo IP naslove, delujejo tako, kot jih imajo.

Ne skrbite, čeprav! V tem članku vam ne bomo dali veliko binarnih ali matematičnih izračunov, zato nam pustite malo dlje.

Dva dela naslova IP

Naslov IP naprave je dejansko sestavljen iz dveh ločenih delov:

ID omrežja: ID omrežja je del naslova IP, ki se začne na levi in označuje določeno omrežje, na katerem je naprava. V običajnem domačem omrežju, kjer ima naprava naslov IP 192.168.1.34, bo del naslova 192.168.1 naslov ID omrežja. Prilagojeno je, da v manjkajočem končnem delu izpolnite nič, zato lahko rečemo, da je ID omrežja naprave 192.168.1.0.
ID gostitelja: ID gostitelja je del naslova IP, ki ga ID omrežja ne prevzame. V tem omrežju identificira določeno napravo (v svetu TCP / IP, ki jo imenujemo gostitelji naprav). Nadaljevali bomo primer IP-naslova 192.168.1.34, pri čemer bi bil ID gostitelja 34-edinstveni ID gostitelja v omrežju 192.168.1.0.

V domačem omrežju boste morda videli več naprav z naslovom IP, kot so 192.168.1.1, 192.168.1.2, 192.168.1 30 in 192.168.1.34. Vse to so edinstvene naprave (z ID-ji gostiteljev 1, 2, 30 in 34 v tem primeru) v istem omrežju (z ID-jem omrežja 192.168.1.0).

Da bi vse to malo bolje predstavili, se vrnimo k analogiji. To je precej podobno načinu dela v mestih. Vzemite naslov, kot je 2013 Paradise Street. Ime ulice je kot ID omrežja in hišna številka je kot ID gostitelja. Znotraj mesta ne bosta imenovani dve ulici, enako kot dve omrežni identifikaciji v istem omrežju. Na določeni ulici je vsaka hišna številka edinstvena, tako kot so vsi iD-ji gostiteljev znotraj določenega ID-ja omrežja edinstveni.

Maska podomrežja

Kako torej vaša naprava določi, kateri del naslova IP je ID omrežja in kateri del gostiteljskega ID-ja? Za to uporabijo drugo številko, ki jo boste vedno videli v povezavi z naslovom IP. Ta številka se imenuje maska podomrežja.

Na večini preprostih omrežij (kot so tisti v domovih ali malih podjetjih) boste videli maske podomrežja, kot je 255.255.255.0, kjer so vse štiri številke 255 ali 0. Položaj sprememb od 255 do 0 označuje delitev med ID omrežja in gostitelja. 255s »maskirajo« ID omrežja iz enačbe.

Opomba: Osnovne podomrežne maske, ki jih tukaj opisujemo, so znane kot privzete podomrežne maske. Stvari postanejo bolj zapletene kot to na večjih omrežjih. Ljudje pogosto uporabljajo maske podomrežja po meri (kjer se položaj odmika med ničlami in tistimi premakne v oktetu), da ustvarijo več podomrežij na istem omrežju. To je malo zunaj obsega tega članka, če pa vas zanima, ima Cisco dober priročnik za podomrežje.

Naslov privzetega prehoda

Poleg samega naslova IP in pripadajoče maske podomrežja boste videli tudi naslov privzetega prehoda skupaj z informacijami o naslovu IP. Odvisno od platforme, ki jo uporabljate, se ta naslov lahko imenuje nekaj drugega. Včasih se imenuje »usmerjevalnik«, »usmerjevalni naslov«, »privzeta pot«, ali pa samo »prehod«. To je vse isto. To je privzeti naslov IP, na katerega naprava pošlje podatke o omrežju, ko so ti podatki namenjeni drugemu omrežju (drugemu omrežnemu ID-ju), kot je tisti, na katerem je naprava.

Najenostavnejši primer tega je v tipičnem domačem omrežju.

Če imate domače omrežje z več napravami, boste verjetno imeli usmerjevalnik, ki je povezan z internetom prek modema. Ta usmerjevalnik je lahko ločena naprava ali pa je del kombinirane enote modema / usmerjevalnika, ki jo dobavi vaš internetni ponudnik. Usmerjevalnik sedi med računalniki in napravami v vašem omrežju in z javnimi napravami v internetu, ki prenašajo (ali usmerjajo) promet naprej in nazaj.

Recimo, da ste zagnali brskalnik in se odpravili na www.howtogeek.com. Vaš računalnik pošlje zahtevo na naslov IP naše spletne strani. Ker so naši strežniki na internetu in ne v domačem omrežju, se promet pošlje iz vašega računalnika v usmerjevalnik (prehod), usmerjevalnik pa zahtevo posreduje na naš strežnik. Strežnik pošlje pravilne informacije nazaj v usmerjevalnik, ki nato informacije usmeri nazaj v napravo, ki jo je zahtevala, in vidiš našo spletno stran, ki se pojavi v brskalniku..

Običajno so usmerjevalniki privzeto konfigurirani, da imajo svoj zasebni naslov IP (njihov naslov v lokalnem omrežju) kot prvi gostiteljski ID. Tako je na primer v domačem omrežju, ki za identifikacijo omrežja uporablja 192.168.1.0, usmerjevalnik običajno 192.168.1.1. Seveda lahko, tako kot večina stvari, nastavite, da je nekaj drugačnega, če želite.

Strežniki DNS

Obstaja še ena zadnja informacija, ki jo boste dodali ob IP naslovu naprave, maski podomrežja in naslovu privzetega prehoda: naslovi enega ali dveh privzetih DNS strežnikov. Mi ljudje delamo veliko bolje z imeni kot s številčnimi naslovi. Če vnesete www.howtogeek.com v naslovno vrstico brskalnika, je to veliko lažje kot spomniti in vnesti naslov IP naše spletne strani.

DNS deluje kot telefonski imenik, išče stvari, ki jih je mogoče prebrati, kot so imena spletnih mest, in jih pretvori v naslove IP. DNS to stori tako, da vse informacije shrani v sistem povezanih DNS strežnikov po internetu. Vaše naprave morajo poznati naslove strežnikov DNS, ki jim pošiljajo poizvedbe.

V tipičnem majhnem ali domačem omrežju so naslovi IP strežnika DNS pogosto enaki naslovu privzetega prehoda. Naprave pošljejo svoje DNS poizvedbe na vaš usmerjevalnik, ki nato preusmeri zahteve na katerekoli DNS strežnike, ki jih je usmerjevalnik konfiguriral. Po privzetku so to ponavadi ne glede na DNS strežnike, ki jih nudi ponudnik internetnih storitev, vendar jih lahko spremenite, če želite uporabiti različne strežnike DNS. Včasih boste morda bolje izkoristili strežnike DNS, ki jih nudijo tretje osebe, na primer Google ali OpenDNS.

Kakšna je razlika med IPv4 in IPv6?

Morda ste med brskanjem po nastavitvah opazili tudi drugačno vrsto naslova IP, ki se imenuje naslov IPv6. Vrste naslovov IP, o katerih smo doslej govorili, so naslovi, ki jih uporablja IP različica 4 (IPv4) - protokol, razvit v poznih 70. letih. Uporabljajo 32 binarnih bitov, o katerih smo govorili (v štirih oktetih), da zagotovijo skupno 4,29 milijarde možnih edinstvenih naslovov. Čeprav to zveni kot veliko, so bili vsi javno dostopni naslovi že davno dodeljeni podjetjem. Mnogi od njih so neuporabljeni, vendar so dodeljeni in niso na voljo za splošno uporabo.

Sredi devetdesetih let prejšnjega stoletja je bila zaskrbljena zaradi morebitnega pomanjkanja naslovov IP, zato je internetna inženirska skupina (IETF) oblikovala IPv6. IPv6 uporablja 128-bitni naslov namesto 32-bitnega naslova IPv4, tako da se skupno število edinstvenih naslovov meri v undecillions-številu, ki je dovolj veliko, da je malo verjetno, da bo nikoli zmanjkalo.

Za razliko od decimalnega zapisa s piko v IPv4, so naslovi IPv6 izraženi kot osem številskih skupin, razdeljenih z dvopičjem. Vsaka skupina ima štiri šestnajstiške številke, ki predstavljajo 16 binarnih številk (torej se imenuje hextet). Tipičen naslov IPv6 lahko izgleda takole:

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

Stvar je v tem, da se je pomanjkanje naslovov IPv4, ki je povzročilo vse skrbi, v veliki meri ublažilo z večjo uporabo zasebnih naslovov IP za usmerjevalniki. Vedno več ljudi je ustvarilo lastna zasebna omrežja z uporabo zasebnih naslovov IP, ki niso javno izpostavljeni.

Torej, čeprav je IPv6 še vedno pomemben igralec in se bo prehod še vedno zgodil, se nikoli ni zgodilo tako popolno, kot je bilo predvideno - vsaj še ne. Če vas zanima več, si oglejte to zgodovino in časovni okvir IPv6.

Kako naprava dobi svoj IP naslov?

Zdaj, ko veste, kako delujejo naslovi IP, govorimo o tem, kako naprave dobijo svoje naslove IP na prvem mestu. Obstajata dve vrsti dodelitev IP: dinamična in statična.

Dinamični naslov IP se dodeli samodejno, ko se naprava poveže z omrežjem. Velika večina današnjih omrežij (vključno z domačim omrežjem) uporablja to, kar se imenuje protokol DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol), da se to zgodi. DHCP je vgrajen v vaš usmerjevalnik. Ko se naprava poveže z omrežjem, pošlje sporočilo, ki oddaja zahtevo po naslovu IP. DHCP prestreza to sporočilo in nato tej napravi dodeli naslov IP iz skupine razpoložljivih naslovov IP.

V ta namen bodo uporabljeni določeni zasebni razponi naslovov IP. Uporabljeno je odvisno od tega, kdo je izdelal usmerjevalnik ali kako ste sami postavili stvari. Ti zasebni razponi IP vključujejo:

10.0.0.0 - 10.255.255.255: Če ste uporabnik storitve Comcast / Xfinity, usmerjevalnik, ki ga nudi vaš ponudnik internetnih storitev, dodeli naslove v tem območju. Nekateri drugi ponudniki internetnih storitev te naslove uporabljajo tudi na svojih usmerjevalnikih, tako kot Apple na svojih usmerjevalnikih AirPort.
192.168.0.0 - 192.168.255.255: Večina komercialnih usmerjevalnikov je nastavljena za dodeljevanje naslovov IP v tem območju. Na primer, večina usmerjevalnikov Linksys uporablja omrežje 192.168.1.0, medtem ko D-Link in Netgear uporabljata območje 198.168.0.0.
172.16.0.0 - 172.16.255.255: Ta obseg je po navadi redko uporabljen za komercialne ponudnike.
169.254.0.0 - 169.254.255.255: To je poseben razpon, ki ga uporablja protokol z imenom Automatic Private IP Addressing. Če je vaš računalnik (ali druga naprava) nastavljen tako, da samodejno pridobi svoj naslov IP, vendar ne more najti strežnika DHCP, sam dodeli naslov v tem območju. Če vidite enega od teh naslovov, vam pove, da vaša naprava ni mogla doseči strežnika DHCP, ko je prišel čas za pridobitev naslova IP, in morda imate težave z omrežjem ali težave z usmerjevalnikom.

Kar zadeva dinamične naslove, je včasih mogoče spremeniti. Strežniki DHCP najemajo IP-naslove napravam, in ko so ti najemi že dokončani, morajo naprave obnoviti. Včasih bodo naprave dobile drugačen naslov IP iz nabora naslovov, ki jih strežnik lahko dodeli.

V večini primerov to ni velika težava in vse bo »samo delovalo«. Občasno pa lahko napravi pošljete naslov IP, ki se ne spremeni. Morda imate na primer napravo, do katere morate dostopati ročno, in lažje si boste zapomnili naslov IP kot ime. Ali pa morda imate določene aplikacije, ki se lahko povezujejo samo z omrežnimi napravami, ki uporabljajo njihov naslov IP.

V teh primerih lahko tem napravam dodelite statični IP naslov. Obstaja nekaj načinov za to. Napravo lahko ročno konfigurirate s statičnim naslovom IP, čeprav je to včasih lahko hiter. Druga, bolj elegantna rešitev je, da usmerjevalnik konfigurirate, da določenim napravam dodeli statične naslove IP med običajno dinamično dodelitvijo DHCP strežnika. Na ta način se naslov IP nikoli ne spremeni, vendar ne prekinete procesa DHCP, ki ohranja vse, da deluje nemoteno.