интернет протокол

В принципе обычный пользователь компьютера вполне может ничего об этом не знать и вполне успешно пользоваться им. С другой стороны, с большой долей вероятности, рано или поздно ему придется столкнуться с ip-адресами во время настройки сетевого подключения или общения с техподдержкой провайдера. Поэтому базовые знания по данному вопросу лишними не будут.

Как вы наверно уже знаете, различные электронные устройства, объединенные между собой для обмена информацией, образуют компьютерные сети, которые в свою очередь соединяются между собой и в итоге образуется глобальная сеть Internet. Более подробно об этом можно узнать в соответствующем материале, а сейчас предлагаем вам сосредоточиться на таком вопросе, как адресация в компьютерных сетях.

Раз различные устройства соединены между собой и могут общаться друг с другом, то должен быть какой-то способ посылать запрос нужному устройству. Другими словами они должны иметь в сети адреса. Точно так же, как это происходит в нашем физическом мире, где люди и организации имеют почтовые адреса, на который можно придя в почтовое отделение написать письмо. Которое будет доставлено конкретному адресату, в случае правильного указания адреса и если конечно его не потеряют в пути.

В компьютерных сетях работающих по стеку протоколов TCP/IP большинство устройств имеет так называемый логический IP address, что является сокращенной формой Internet Protocol Address. В русском языке обычно обозначается ip-адрес или иногда встречается айпи адрес. Благодаря ему устройство можно найти среди множества других, причем это не обязательно будет персональный компьютер. Это может быть маршрутизатор, сервер с веб сайтами, смартфон и так далее. Таким образом, обеспечивается возможность передачи информации между различными узлами сети, даже когда они не связанны друг с другом напрямую.

Это адрес является именно логическим, потому что не отражает физическое местоположение устройства. Два компьютера стоящих рядом вполне могут входить в разные подсети. Тут стоит отметить, что существует и так называемый физический адрес устройства, впрочем, так же не имеющий никакого отношения к фактическому местоположению в пространстве.

Компьютерные сети могут классифицироваться по нескольким признакам, но нам в данном случае интересны всего два случая: глобальная сеть интернет и локальная компьютерная сеть. Классификация достаточно размытая, но в общем случае локальными считаются обособленные сети, охватывающие небольшое количество устройств в пределах небольшой территории, хотя могут быть и исключения. Она может быть подключена через один или несколько узлов сети к другой частной компьютерной сети или интернету. При этом данные узлы имеют отдельные ip-адреса для каждой из сетей, к которым они подключены. Типичным примером могут служить локальная сеть фирмы или квартиры. Так же их часто называют частными сетями, широко распространено обозначение LAN, что является сокращением от Local Area Network, в русском варианте существует термин ЛВС (локальная вычислительная сеть).

Классификация IP-адресов

К логическим адресам в компьютерных сетях предъявляются определенные требования. Прежде всего, они обязаны быть уникальными в пределах одной сети что, вполне логично, иначе возникнет конфликт. Представьте себе ситуацию, когда в одном жилом доме окажется две квартиры с одинаковыми номерами. Поэтому для поддержания порядка и работоспособности сетей IP адреса назначаются по определенным правилам.

Распределением адресов в сети интернет ведает специальная организация, которая выделяет диапазоны ip-адресов региональным регистраторам и далее они распределяются среди провайдеров и их клиентов. Такой подход обеспечивает порядок, уникальность интернет адресов, возможность определять по адресу примерное местоположение узла. Такие адреса называют «белыми».

Для локальных сетей зарезервированы специальные диапазоны адресов, которые не могут применяться в глобальной сети. Их еще называют «серыми», поскольку они не видны из интернета. Выдачей таких номеров управляет администратор конкретной сети. Здесь можно привести такую аналогию, представим себе, что города внутри одной страны образуют глобальную сети, тогда их названия должны быть уникальными и соответствуют «белым» адресам. Внутри каждого города есть сеть улиц, являющаяся частной сетью, следовательно, их названия соответствуют «серым адресам». При этом в пределах одного города не может быть двух улиц Ленина, однако улица с таким названием может встречаться во всех городах.

Еще ip-адреса делят на статические и динамические. Тут все просто, динамические адреса выдаются на определенное время, сейчас он назначен одному компьютеру, а спустя какое то время окажется выдан другому узлу сети. Соответственно статические ip-адреса жестко привязаны к конкретному устройству и могут быть изменены только пользователем вручную.

С общими базовыми понятиями адресации в интернете разобрались, пора выяснить, что из себя представляют ip-адраса. В настоящее время в протоколе IP (Internet Protocol) существует две версии, которые используются параллельно. Причины этого вы скоро поймете.

Протокол IPv4

Наиболее распространенной является более старая 4 версия протокола или сокращенно IPv4. В ней айпи адреса принято записывать в виде четырех чисел разделенных точкой и каждое из чисел должно находиться в диапазоне от 0 до 255 включительно. Эти четыре числа называют октетами. Например, 94.228.114.243 и так далее. Кстати, ваш IP-адрес в настоящий момент равен  54.157.226.227

На самом деле, такая запись является просто формой представления удобной для человека, а компьютеры оперируют битами. Однако для обычных пользователей компьютера этого вполне достаточно, поэтому технические подробности мы опустим.

IP-адрес содержит в себе не только адрес конкретного узла сети, но и адрес самой сети в которой он находится, так называемый префикс сети. Сложность в том, что префикс сети может быть разной длины. Сейчас используется бесклассовая адресация, поэтому для отделения одного от другого существует так называемая маска подсети. Выглядит и записывается точно так же, как и сам адрес, но несет другой смысл. Проще всего его будет понять фотолюбителям знакомым с проявкой и печатью фотопленок или пользователям графических редакторов типа Photoshop.

Смысл маски заключается в том, что она накладывается на адрес и то, что она перекроет (защитит от изменения) является адресом сети, а оставшаяся незащищенная часть адреса будет являться адресом конкретного устройства в этой сети. Поскольку минимальное число равно нулю, то это соответствует полностью незащищено (прозрачно), а максимальное число 255 соответственно полностью защищено (непрозрачно). Все числа между ними означают промежуточные значения.

Рассмотрим на примере, допустим мы имеем ip-адрес 192.168.0.5 и маску подсети 255.255.255.0 для него. Рассматривается каждое из четырех чисел отдельно. Поскольку первое число в маске равно 255 и оно максимально возможное, то число 192 в адресе изменить нельзя, идем дальше. Точно такая же ситуация со следующими двумя числами, а вот последнее число в маске равно 0, значит последнее число ip-адреса может принимать любые значения.

В итоге мы выяснили, что неизменной частью являются первые три октета адреса, то есть префикс сети, а конечным устройствам отведен диапазон от 0 до 255 в последнем октете ip-адреса. Если красным цветом выделить префикс сети, а зеленым непосредственно адрес устройства, то мы получим следующую картину 192.168.0.5

Таким образом, в этой сети может быть теоретически максимум 256 адресов. В реальности максимальное количество всегда на 2 меньше, поскольку 192.168.0.0 является адресом самой сети, а максимально возможный в данном случае адрес 192.168.0.255 резервируется под широковещательные запросы. Существует альтернативная запись маски подсети с помощью числа бит содержащихся в маске записанных через слеш после адреса. Пример выше будет выглядеть так 192.168.0.5/24, но этот вариант труднее для восприятия.

Давайте посмотрим еще один пример, ip-адрес 192.168.1.128 и маска подсети 255.255.254.0. Первые два октета в адресе полностью закрыты маской, последний полностью открыт, а вот третий перекрыт частично, поскольку в маске стоит 254. В результате получаем 192.168.1.128 или более развернуто:

адрес сети — 192.168.0.0
адрес данного хоста — 0.0.1.128
минимальный адрес хоста в сети — 192.168.0.1
максимальный адрес хоста сети — 192.168.1.254
широковещательный адрес сети — 192.168.1.255
максимальное число хостов в сети — 510

Как говорилось выше, для частных сетей есть специально зарезервированные диапазоны адресов, которые запрещено использовать в интернете:

от 10.0.0.0 до 10.255.255.255
от 172.16.0.0 до 172.31.255.255
от 192.168.0.0 до 192.168.255.255
от 169.254.0.0 до 169.254.255.255
от 127.0.0.0 до 127.255.255.255

Это так называемые локальные ип-адреса которые не видны из интернета, поэтому вместо них в глобальной сети показывается «белый» адрес узла через который происходит подключение к интернету или анонимного прокси-сервера в случае его использования. Тем не менее, в некоторых случаях локальный адрес можно определить снаружи.

Кроме того под различные служебные вещи зарезервированы еще некоторые диапазоны. В итоге максимальное теоретически возможное количество уникальных адресов в IPv4 ограниченно 232 или в более привычном виде примерно 4,29 млрд. В реальности доступных для использования в интернете еще меньше. Этого количества катастрофически не достаточно для активно развивающего интернета, поэтому для решения проблемы нехватки адресного пространства была разработана новая версия интернет протокола.

Протокол IPv6

Главным отличием от предыдущей версии является длина адреса в 128 бит, что в 4 раза больше чем в 4 версии протокола, хотя конечно были значительно улучшены и некоторые другие технические моменты. Благодаря этому адресная емкость получилась просто чудовищной, это сделано умышлено с учетом ошибок допущенных в прошлом. Кроме того большой запас адресов позволяет упрощать конфигурацию сетей и следовательно облегчает маршрутизацию в них.

Даже большое количество людей в мире все еще не имеющих доступ в интернет, плюс активно развивающийся интернет вещей не является проблемой для IPv6. На каждого жителя нашей планеты по разным оценкам приходится несколько сотен миллионов ip-адресов версии IPv6. Впрочем, будущее покажет, насколько этого количества хватит в реальности. История знает немало случаев, когда люди глубоко заблуждались в своих прогнозах.

Форма записи адресов IPv6 существенно отличается от IPv4, поскольку представляет собой 8 пар шестнадцатеричных чисел разделенных двоеточием. Выглядит это примерно так: 2a02:2698:4c22:5a0e:95e8:384a:ea9e:20ac

Допустимо использовать сокращенный вид записи в следующих случаях:

  • старшие незначащие нули в группах можно не писать: 2001:DB8:AB10:A4:0:0:0:FB
  • несколько нулевых групп идущих подряд можно заменять сдвоенным двоеточием, но только один раз в адресе, иначе появляется неоднозначность: 2001:DB8:AB10:A4::FB

В 6 версии IP маска подсети в привычном для IPv4 виде отсутствует, ее указывают в виде числа бит. Стандартами рекомендуется использовать префикс сети равный 64 битам, в итоге адрес оказывается разделен пополам. Первая половина адреса указывает на сеть, при этом первые три группы чисел служат идентификатором сети и указывают на провайдера, а 4 группа указывает на подсеть. Вторая половина адреса служит для обозначения хоста.

При этом здесь не работает правило, что первый и последний адрес сети зарезервированы. Здесь так же есть разные зарезервированные адреса, например адрес 0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001 который записывается в сокращенном виде как ::1 эквивалентен адресу 127.0.0.1 и служит для указания компьютеру на самого себя.

Чтобы использовать адреса IPv6 в адресной строке браузера, их нужно обязательно помещать в квадратные скобки

http://[ 2a02:2698:4c22:5a0e:95e8:384a:ea9e:20ac]

При необходимости указать порт, то он пишется через двоеточие после скобок

http://[ 2a02:2698:4c22:5a0e:95e8:384a:ea9e:20ac]:8080

Настройка подключения

В Windows открываем «Сетевые подключения», щелкаем правой кнопкой мыши по нужному подключению и выбираем пункт «Свойства». В открывшемся окне выбираем строчку «Протокол Интернета версии 4 (TCP/IPv4)» и нажимаем немного ниже кнопку «Свойства». Появится еще одно окно, где выполняется непосредственно сама настройка подключения.

network configurator

Существует два способа настройки ip-адресов. В первом случае адреса назначаются автоматически с помощью DHCP сервера, во втором варианте они указываются вручную. С первым вариантом все просто, достаточно отметить вариант «Получить IP-адрес автоматически» и «Получить адрес DNS-сервера автоматически» и сохранить сделанные настройки. Теперь ip-адрес будет выдаваться компьютеру автоматически при подключении к сети.

Иногда по разным причинам такой вариант не подходит. В этом случае нужные значения вводятся вручную. Для этого ставим переключатель в положение «Использовать следующий IP-адрес». В этом случае вам пригодятся знания, что такое ip-адрес описанные выше. Стоит упомянуть о пункте «Основной шлюз», здесь указывается адрес узла в сети, через который происходит подключение к другим компьютерным сетям.

Допустим, у вас есть подключение к интернету от провайдера и несколько устройств настольный компьютер, ноутбук, игровая приставка, планшет и смартфон. Вы хотите, чтобы они могли выходить в интернет и передавать данные между собой. Самый простой способ сделать это, завести подключение от провайдера интернета в роутер, а все остальные ваши устройства подключать уже к нему кабелем или с помощью Wi-Fi. В результате у вас получится небольшая локальная сеть вашей квартиры, а роутер будет исполнять роль маршрутизатора.

локальная сеть квартиры

Соответственно в случае автоматического получения настроек, DHCP сервер на роутере, будет выдавать ip-адреса подключающимся клиентам автоматом. В случае выбора ручных настроек, в качестве шлюза указываем ip-адрес роутера. При этом для других компьютеров снаружи будет виден только ваш роутер. Настройка сетевого подключения с использованием 6 версии протокола осуществляется аналогично, нужно только выбрать в свойствах пункт «Протокол Интернета версии 6 (TCP/IPv6)».

 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить