Kako funkcioniraju IP adrese?

Svaki je uređaj povezan s mrežnim računalom, tabletom, kamerom, bez obzira na to - potreban je jedinstveni identifikator da bi drugi uređaji znali kako doći do njega. U svijetu TCP / IP umrežavanja, taj je identifikator adresa internetskog protokola (IP).

Ako ste radili s računalima bilo koje vrijeme, vjerojatno ste bili izloženi IP adresama - onim numeričkim nizovima koji izgledaju poput 192.168.0.15. Većinu vremena s njima se ne moramo baviti izravno, jer se naši uređaji i mreže brinu o tim stvarima iza kulisa. Kada se moramo nositi s njima, često slijedimo upute o tome koje brojeve staviti gdje. Ali, ako ste ikada željeli zaroniti malo dublje u ono što ti brojevi znače, ovaj članak je za vas.

Zašto bi te bilo briga? Razumijevanje rada IP adresa je ključno ako ikada želite otkloniti zašto vaša mreža ne funkcionira ispravno ili zašto se određeni uređaj ne povezuje onako kako biste očekivali. A, ako ikada trebate postaviti nešto malo naprednije - poput hostinga poslužitelja igara ili medijskog poslužitelja na koji se mogu povezati prijatelji s interneta - morat ćete znati nešto o IP adresiranju. Osim toga, to je fascinantno.

Napomena: U ovom članku ćemo pokrivati osnove IP adresiranja, vrste stvari koje ljudi koji koriste IP adrese, ali zapravo nikada nisu mnogo razmišljali o njima, htjeli znati. Nećemo pokrivati neke naprednije, ili profesionalne, na razini stvari, kao što su IP klase, besklasno usmjeravanje i prilagođena podmreža ... ali ćemo ukazati na neke izvore za daljnje čitanje dok idemo.

Što je IP adresa?

IP adresa jedinstveno identificira uređaj na mreži. Vi ste već vidjeli ove adrese; izgledaju poput 192.168.1.34.

IP adresa je uvijek niz od četiri takva broja. Svaki broj može biti u rasponu od 0 do 255. Dakle, cijeli raspon IP adresiranja ide od 0.0.0.0 do 255.255.255.255.

Razlog zbog kojeg svaki broj može dostići samo 255 je da je svaki od brojeva stvarno dvocifreni binarni broj (ponekad se naziva oktet). U oktetu, broj nula bi bio 00000000, dok bi broj 255 bio 11111111, maksimalni broj koji oktet može doseći. Ta IP adresa koju smo prije spomenuli (192.168.1.34) u binarnom obliku izgledala bi ovako: 11000000.10101000.00000001.00100010.

Računala rade s binarnim formatom, ali ljudima je mnogo lakše raditi s decimalnim formatom. Ipak, spoznaja da su adrese zapravo binarni brojevi pomoći će nam da shvatimo zašto neke stvari koje okružuju IP adrese funkcioniraju na način na koji to rade.

Ne brinite, ipak! Nećemo vam u ovom članku bacati mnogo binarnih ili matematičkih podataka, pa samo nastavite s nama malo duže.

Dva dijela IP adrese

IP adresa uređaja zapravo se sastoji od dva odvojena dijela:

ID mreže: ID mreže je dio IP adrese koja počinje s lijeve strane i identificira određenu mrežu na kojoj se uređaj nalazi. U tipičnoj kućnoj mreži, gdje uređaj ima IP adresu 192.168.1.34, dio adrese 192.168.1 bit će ID mreže. Prilagođeno je popuniti konačni dio koji nedostaje s nulom, tako da možemo reći da je mrežni ID uređaja 192.168.1.0.
ID hosta: ID hosta je dio IP adrese koji nije preuzet mrežnim ID-om. On identificira određeni uređaj (u TCP / IP svijetu, nazivamo uređaje "hosts") na toj mreži. Nastavljajući naš primjer IP adrese 192.168.1.34, ID hosta bi bio 34-jedinstveni ID hosta na mreži 192.168.1.0.

U kućnoj mreži možete vidjeti nekoliko uređaja s IP adresom kao što su 192.168.1.1, 192.168.1.2, 192.168.1 30 i 192.168.1.34. Sve su to jedinstveni uređaji (s ID-ovima 1, 2, 30 i 34 u ovom slučaju) na istoj mreži (s ID-om mreže 192.168.1.0).

Da sve ovo malo bolje zamislimo, okrenimo se analogiji. To je prilično slično načinu na koji ulice rade u gradu. Uzmi adresu kao 2013 Paradise Street. Naziv ulice je poput ID-a mreže, a kućni broj je poput ID-a glavnog računala. Unutar grada neće biti navedene dvije ulice iste ulice, baš kao što niti jedan mrežni ID neće biti isti. Na određenoj ulici svaka kućna brojka je jedinstvena, baš kao što su svi ID-ovi domaćina unutar određenog mrežnog ID-a jedinstveni.

Podmrežna maska

Dakle, kako vaš uređaj određuje koji je dio IP adrese mrežni ID i koji dio ID hosta? Za to koriste drugi broj koji ćete uvijek vidjeti u vezi s IP adresom. Taj se broj naziva maska podmreže.

Na većini jednostavnih mreža (poput onih u domovima ili malim poduzećima) vidjet ćete maske podmreže kao 255.255.255.0, gdje su sva četiri broja 255 ili 0. Položaj promjena od 255 do 0 označava podjelu između ID mreže i hosta. 255s "maskiraju" ID mreže iz jednadžbe.

Napomena: Osnovne maske podmreže koje ovdje opisujemo poznate su kao zadane maske podmreže. Stvari postaju složenije nego na većim mrežama. Ljudi često koriste prilagođene maske podmreže (gdje se položaj pauze između nula i onih pomiče unutar okteta) za stvaranje više podmreža na istoj mreži. To je malo izvan dosega ovog članka, ali ako ste zainteresirani, Cisco ima prilično dobar vodič za subnetting.

Zadana adresa pristupnika

Osim same IP adrese i pridružene maske podmreže, vidjet ćete i adresu zadanog pristupnika navedenu zajedno s informacijama o IP adresama. Ovisno o platformi koju koristite, ta se adresa može zvati nešto drugo. Ponekad se naziva "usmjerivač", "adresa usmjerivača", "zadana ruta" ili samo "pristupnik". To su sve iste stvari. To je zadana IP adresa na koju uređaj šalje mrežne podatke kada su ti podaci namijenjeni za odlazak na drugu mrežu (jednu s drugim ID-om mreže) od one na kojoj je uređaj uključen.

Najjednostavniji primjer toga nalazi se u tipičnoj kućnoj mreži.

Ako imate kućnu mrežu s više uređaja, vjerojatno imate usmjerivač koji je povezan s internetom putem modema. Taj usmjerivač može biti zasebni uređaj ili može biti dio kombinirane jedinice modema / usmjerivača koju isporučuje vaš davatelj internetskih usluga. Usmjerivač se nalazi između računala i uređaja na vašoj mreži i više javnih uređaja na internetu, koji prenose (ili usmjeravaju) promet natrag i naprijed.

Recimo da pokrenete svoj preglednik i krenete na www.howtogeek.com. Vaše računalo šalje zahtjev na IP adresu naše web-lokacije. Budući da su naši poslužitelji na internetu, a ne na kućnoj mreži, promet se šalje s vašeg računala na vaš usmjerivač (gateway), a vaš usmjerivač prosljeđuje zahtjev našem poslužitelju. Poslužitelj šalje ispravne informacije vašem usmjerivaču, koji zatim vraća informacije do uređaja koji je to zatražio, a vi vidite da se web-lokacija pojavljuje u pregledniku.

Tipično, routeri su po defaultu konfigurirani tako da imaju svoju privatnu IP adresu (svoju adresu na lokalnoj mreži) kao prvi ID hosta. Tako, na primjer, na kućnoj mreži koja koristi 192.168.1.0 za mrežni ID, ruter će obično biti 192.168.1.1. Naravno, kao i većina stvari, možete konfigurirati da to bude nešto drugačije ako želite.

DNS poslužitelji

Postoji jedna posljednja informacija koju ćete vidjeti dodijeljena uz IP adresu uređaja, masku podmreže i zadanu adresu pristupnika: adrese jednog ili dva zadana poslužitelja DNS (Domain Name System). Mi ljudi radimo puno bolje s imenima od numeričkih adresa. Upisivanje www.howtogeek.com u adresnu traku preglednika mnogo je lakše od pamćenja i upisivanja IP adrese naše web-lokacije.

DNS funkcionira kao telefonski imenik, traži stvari koje se mogu pročitati, poput naziva web-lokacija, i pretvoriti ih u IP adrese. DNS to čini pohranjivanjem svih tih podataka na sustav povezanih DNS poslužitelja preko interneta. Vaši uređaji trebaju znati adrese DNS poslužitelja na koje šalju svoje upite.

U tipičnoj maloj ili kućnoj mreži, IP adrese DNS poslužitelja često su iste kao i zadana adresa pristupnika. Uređaji šalju svoje DNS upite vašem usmjerivaču, koji zatim prosljeđuju zahtjeve na bilo koji DNS poslužitelj koji je usmjerivač konfiguriran za korištenje. Prema zadanim postavkama, to su obično bilo koji DNS poslužitelji koje pruža vaš ISP, ali ih možete promijeniti da biste koristili različite DNS poslužitelje ako želite. Ponekad možete imati bolji uspjeh pomoću DNS poslužitelja koje pružaju treće strane, kao što su Google ili OpenDNS.

Koja je razlika između IPv4 i IPv6?

Također ste možda tijekom pregledavanja postavki primijetili drugu vrstu IP adrese, koja se zove IPv6 adresa. Vrste IP adresa o kojima smo do sada razgovarali su adrese koje koristi IP verzija 4 (IPv4) - protokol razvijen krajem 70-ih. Oni koriste 32 binarna bita o kojima smo govorili (u četiri okteta) kako bi osigurali ukupno 4.29 milijardi mogućih jedinstvenih adresa. Iako to zvuči kao puno, sve javno dostupne adrese odavno su dodijeljene tvrtkama. Mnogi od njih su neiskorišteni, ali su dodijeljeni i nedostupni za opću uporabu.

Sredinom 90-ih, zabrinut zbog mogućeg nedostatka IP adresa, internetska Inženjerska radna skupina (IETF) osmislila je IPv6. IPv6 koristi 128-bitnu adresu umjesto 32-bitne adrese IPv4, tako da se ukupni broj jedinstvenih adresa mjeri u undecillions-broj dovoljno velik da je malo vjerojatno da će ikada ponestane.

Za razliku od točkastog decimalnog zapisa koji se koristi u IPv4, IPv6 adrese su izražene kao osam brojčanih skupina, podijeljenih s dvotočkama. Svaka grupa ima četiri heksadecimalne znamenke koje predstavljaju 16 binarnih znamenki (dakle, to se naziva hextet). Tipična IPv6 adresa može izgledati ovako:

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

Stvar je u tome da je nedostatak IPv4 adresa koje su izazvale sve zabrinutosti u velikoj mjeri ublažen povećanim korištenjem privatnih IP adresa iza usmjerivača. Sve je više ljudi stvaralo vlastite privatne mreže, koristeći privatne IP adrese koje nisu javno izložene.

Dakle, iako je IPv6 još uvijek glavni igrač i da će se tranzicija i dalje dogoditi, nikada se nije dogodilo onoliko koliko je bilo predviđeno - barem ne još. Ako vas zanima više, pogledajte ovu povijest i vremensku traku IPv6.

Kako uređaj dobiva IP adresu?

Sada kada znate osnove rada IP adresa, govorimo o tome kako uređaji dobivaju svoje IP adrese. Postoje stvarno dvije vrste IP dodjela: dinamički i statični.

Dinamična IP adresa automatski se dodjeljuje kada se uređaj poveže s mrežom. Velika većina mreža danas (uključujući vašu kućnu mrežu) koristi nešto što se zove Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) kako bi se to dogodilo. DHCP je ugrađen u vaš usmjerivač. Kada se uređaj poveže s mrežom, šalje poruku emitiranja koja traži IP adresu. DHCP presreće ovu poruku, a zatim tom uređaju dodjeljuje IP adresu iz spremišta dostupnih IP adresa.

Postoje određeni privatni rasponi IP adresa koje će ruteri koristiti u tu svrhu. Koji se koristi ovisi o tome tko je napravio vaš usmjerivač ili kako ste sami postavili stvari. Ti privatni rasponi IP-a uključuju:

10.0.0.0 - 10.255.255.255: Ako ste korisnik usluge Comcast / Xfinity, usmjerivač koji je dao vaš ISP dodjeljuje adrese u tom rasponu. Neki drugi ISP-ovi također koriste te adrese na svojim usmjerivačima, kao i Apple na njihovim AirPort usmjerivačima.
192.168.0.0 - 192.168.255.255: Većina komercijalnih usmjerivača postavljena je za dodjeljivanje IP adresa u tom rasponu. Na primjer, većina Linksys usmjerivača koristi mrežu 192.168.1.0, dok D-Link i Netgear koriste raspon 198.168.0.0
172.16.0.0 - 172.16.255.255: Taj raspon rijetko koriste komercijalni dobavljači prema zadanim postavkama.
169.254.0.0 - 169.254.255.255: Ovo je poseban raspon koji koristi protokol pod nazivom Automatsko privatno IP adresiranje. Ako je vaše računalo (ili drugi uređaj) postavljeno tako da automatski dohvaća svoju IP adresu, ali ne može pronaći DHCP poslužitelj, sebi dodjeljuje adresu u tom rasponu. Ako vidite neku od tih adresa, to vam govori da vaš uređaj nije mogao doći do DHCP poslužitelja kada je došlo vrijeme za dobivanje IP adrese, a možda imate problem s mrežom ili probleme s usmjerivačem.

Stvar kod dinamičkih adresa je da se ponekad mogu mijenjati. DHCP poslužitelji iznajmljuju IP adrese uređajima, a kada su ti ugovori zakupljeni, uređaji moraju obnoviti najam. Ponekad će uređaji dobiti drugu IP adresu iz skupa adresa koje poslužitelj može dodijeliti.

Većinu vremena to nije velika stvar i sve će "samo raditi". Ponekad, međutim, možda želite dati uređaju IP adresu koja se ne mijenja. Na primjer, možda imate uređaj koji trebate ručno pristupiti i lakše ćete zapamtiti IP adresu nego ime. Ili možda imate određene aplikacije koje se mogu povezati samo s mrežnim uređajima pomoću njihove IP adrese.

U tim slučajevima tim uređajima možete dodijeliti statičnu IP adresu. Postoji nekoliko načina za to. Možete ručno konfigurirati uređaj sa statičnom IP adresom sami, iako to ponekad može biti janky. Drugo, elegantnije rješenje je konfigurirati usmjerivač da dodijeli statičke IP adrese određenim uređajima tijekom onoga što bi obično bio dinamički raspored DHCP poslužitelja. Na taj način se IP adresa nikada ne mijenja, ali ne prekidate DHCP proces koji održava sve što radi glatko.