IP адресация, классы IP адресов и значение маски подсети
Адресация в компьютерных сетях бывает двух видов: физическая адресация (на основе MAC-адреса) и логическая (на основе IP-адреса). Логическая адресация реализована на 3-ем уровне эталонной модели OSI. Далее более подробно рассматривается IP-адресация и пять классов IP-адресов, а также подсети, маски подсетей и их роль в схемах IP-адресации. Кроме того, обсуждаются отличия между публичными и частными адресами, IPv4-и IPv6-адресацией, а также одноадресными и широковещательными сообщениями.
Для обмена данными в Интернете (между различными локальными сетями) узлу необходим IP-адрес. Это логический сетевой адрес конкретного узла. Для обмена данными с другими устройствами, подключенными к Интернету, необходим правильно настроенный, уникальный IP-адрес.
IP-адрес присваивается сетевому интерфейсу узла. Обычно это сетевая интерфейсная плата (NIC), установленная в устройстве. Примерами пользовательских устройств с сетевыми интерфейсами могут служить рабочие станции, серверы, сетевые принтеры и IP-телефоны. Иногда в серверах устанавливают несколько NIC, у каждой из которых есть свой IP-адрес. У интерфейсов маршрутизатора, обеспечивающего связь с сетью IP, также есть IP-адрес.
В каждом отправленном по сети пакете есть IP-адрес источника и назначения. Эта информация необходима сетевым устройствам для передачи информации по назначению и передачи источнику ответа.
Форматы IP-адресов
До недавнего времени человечество использовало один общепринятый формат записи IP-адреса – 32-битный IPv4. Это четвертая версия интернет-протокола. До нее существовали версии IPv3, IPv2, но именно v4 стала широко использоваться по всему миру.
32-битный IP-адрес имеет следующий вид:
Он состоит из четырех числовых значений от 0 до 255, разделенных точками.
Минус данного формата – малый охват. С ростом популярности интернета выросло и число уникальных узлов (пользователей). Уникальные IP-адреса просто заканчивались. Поэтому в 1996 году был создан IPv6.
Шестая версия интернет-протокола представляет собой 128-битную запись, состоящую из 8 буквенно-цифровых блоков, разделенных двоеточиями.
Как выглядит IP-адрес в 128-битной версии:
- 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334
Нулевые группы можно сокращать (вместо «0000» – «0»). Несколько нулевых групп, стоящих друг за другом, можно сократить двойным двоеточием (вместо «fe80:0:0:0:0:df00:0:1» – «fe80::df00:0:1»). Использование более одного двойного двоеточия не допускается.
До 2012 года данный формат айпи-адресов практически не использовался. Только на конец 2012 года доля сетевого трафика, использующего IPv6, составила 1 %. К концу 2013-го – 3 %, а в 2018-м (по данным статистики Google) – около 25 %.
Как показывает динамика, IPv6 становится все более востребованным и, возможно, через несколько лет полностью вытеснит IPv4. По подсчетам специалистов комбинаций в последней версии протокола хватит на несколько столетий, даже несмотря на постоянный рост числа уникальных узлов.
Статический и динамический IP
Человек может всю жизнь прожить в одном доме, а может путешествовать по миру, постоянно меняя прописку. Для получения доступа к интернету также предусмотрено два варианта.
- Статический IP адрес. В этом случае пользователь во время каждого интернет-сеанса имеет один и тот же IP адрес. Преимуществом такого подхода является возможность удаленного доступа к компьютеру ( через FTP-клиент ). К недостаткам можно отнести подверженность хакерским атакам, а также возможность сравнительно легко получить информацию о пользователе;
- Динамический IP адрес. При таком подходе пользователь получает новый IP адрес при каждом отдельном интернет-сеансе; этот адрес выбирается из определенного диапазона. Безопасность ваших личных данных при этом намного выше, однако, об удаленном доступе к компьютеру придется забыть.
Что такое MAC-адрес
Иногда ip-адрес путают с так называемым MAC-адресом, поэтому вкратце напишу и о нем.
MAC-адрес есть у каждого устройства, которое можно подключить к сети. Я написал «можно», так как этот адрес есть и в том случае, когда устройство никуда не подключено. Его даже адресом называть не совсем правильно. MAC – это идентификационный номер устройства, который присваивается ему в момент создания. Он не может изменяться, как айпи, это постоянная и неизменная величина. Например, в телефоне его можно посмотреть в настройках (О телефоне).
MAC-адрес есть у сетевой карты компьютера, у роутера, у телефона, у принтера, имеющего возможность подключения к сети и т. д.
Выглядит эта величина так
MAC-адрес это еще один способ идентификации в сети. Он может, например, использоваться для защиты локальной сети от несанкционированного доступа. Можно разрешить доступ только устройствам с определенными MAC-адресами.
Структура заголовка пакета
Передача информации в интернете происходит путем отправки и получения пакетов. Каждый из них движется по определенному маршруту до того, как достигнет точки назначения. Пакет информации, согласно документации организован строго определенным образом.
Он делится на две части: заголовок и данные.
Он состоит из большого количества служебных полей. Далее описываются основные из них:
- В поле «Версия» указывается «4».
- Далее указан размер заголовка. Это поле используется для того, чтобы компьютер мог определить, где начинаются данные и не произошло ли неправильное считывание информации.
- Далее указана информация про тип обслуживания. Первая часть длиной 6 бит определяет класс обслуживания, вторая указывает на наличие перегрузки информационного канала.
- В поле «Размер пакета» система указывает общую длину всего пакета, включая заголовок и данные. Минимальное значение равно 20, а максимальное — 65335 байт.
- Идентификатор важен в тех случаях, когда в процессе передачи сетевой пакет был разбит на части. В каждой из них должен быть указан такой идентификатор для того, чтобы сборка была проведена правильно.
- Флаги предоставляют дополнительную информации о проведении фрагментации.
- Время жизни определяет, что делать с теми данными, которые не попали к получателю, через указанное время они будут уничтожены при неудачной транспортировке.
В пакете также имеются другие данные, необходимые для организации передачи сетевого пакета потребителю.
2.1 Введение
Структура IP-адреса — это одна из самых важных тем для понимания принципов работы протокола IP, эта тема очень тесно связана с маршрутизацией, механизмом работы классовых сетей и механизмом маски подсети переменной длинны, если вы не разберетесь со структурой IP-адреса, вы, конечно, не будете испытывать проблем с тем, чтобы настроить на своем ПК доступ в Интернет, но у вас не будет понимания принципов работы IP сетей. Надеюсь, я вас убедил в том, что тема важная, хоть и небольшая.
В протоколе IP есть две очень важные вещи, которые сделали его вездесущим. Первое – это заголовок IP-пакета, который определяет функционал протокола, а второе – это IP-адрес, который, следует заметить, является частью заголовка, но о нем стоит поговорить отдельно, чем мы сейчас и займемся. Я более чем уверен, что вы уже видели IP-адреса и более того, работали с ними, но если нет, то вот вам пример: 192.168.1.0. Для человека IP-адреса в протоколе IPv4 чаще всего представлены вот в таком виде.
Тут ничего сложного нет. Для нас IP-адрес разбит на четыре кусочка, разделителем между кусочками служат точки, каждый такой кусочек представляет собой один байт или один октет, следовательно, максимально возможное число, которое можно записать равно 255, а минимальное число ноль. Получается, что чисто теоретически можно использовать адреса от 0.0.0.0 до 255.255.255.255. Правда часть из этих адресов зарезервирована под специальные нужды, это мы обсудим в отдельной теме. Сейчас же будем считать, что нам доступно два в тридцать второй степени IP-адресов или 4 294 967 296, которых уже катастрофически не хватает, поэтому происходить плавное внедрение протокола IPv6.
На самом деле IP-адрес – это не просто четыре числа, разделенных точками, а более интересная и сложная сущность. Во-первых, следует заметить, что маршрутизаторы не знают десятичной системы счисления, так же, как и абонентские узлы, для них IP-адрес представлен набором нулей и единиц в нашем случае (192.168.1.0), IP-адрес для машины выглядит как-то так: 11000000 (192) 10101000 (168) 00000001 (1) 00000000 (0). Октеты в данном случае я разделил пробелами, думаю, тут всё очевидно: каждый байт – это восемь двоичных значений (0 или 1), а всего у нас для IP-адреса выделено четыре байта, то есть 32 бита, отсюда вытекает и два в тридцать второй степени IP-адресов.
Я сразу оговорился, что IP-адрес более сложная штука, чем кажется на первый взгляд. Дело всё в том, что IP-адрес включает в себя два параметра, которые позволяют идентифицировать узел в глобальной сети: номер узла и номер сети. Вообще, протокол IP предусматривает два механизма разбиения IP-адреса на номер сети и номер узла. Первый механизм называется классовая адресация, а второй механизм называется CIDR (Classless Inter-Domain Routing) или бесклассовая адресация. В этой теме мы сделаем поверхностный обзор этих механизмов, а в дальнейшем разберемся с ними детально.
Сейчас же сделаем небольшое отступление и поговорим про байты и биты, а если быть более точным, то про порядок нумерации байтов и битов в байте. Для примера возьмем IP-адрес 192.168.1.0 и запишем его в двоичном виде.
Рисунок 4.2.1 Номера октетов и битов в IP-адресе
В таблице показана нумерация октетов и бит в октетах так, как это реализуется в сетях модели TCP/IP. Эта нумерация справедлива как для IP-адреса в отдельности, так для всего заголовка IP-пакета. Крайний левый байт или самый первый байт называется старшим и его порядковый номер ноль, последний байт — младший и его порядковый номер три. То же самое относится и к битам: самый старший бит имеет порядковый номер ноль, а самый младший бит в байте имеет порядковый номер семь. Такая нумерация называется от старшего к младшему или big-endian, иногда такой порядок называется сетевым порядком.
Кстати, если у вас процессор интеловской архитектуры, то он нумерует байты и биты в обратном порядке, то есть от младшего к старшему, big-endian или интеловский порядок нумерации. Есть еще смешанный порядок и переключаемый порядок, но это нам уже не очень интересно. Почему в компьютерных сетях используется прямой порядок? Да очень просто, дело в том, что в таком порядке числа удобнее сравнивать, а сетевые устройства в основном только и делают, что сравнивают то, что им пришло в пакетах с тем, что записано в их конфигурациях или памяти.
Частные IP-адреса
Однако есть такие случае, когда вы создаете сеть, которая использует IP адреса, но при этом она не подключена к Интернету. Например, внутренняя сеть организации или внутренняя сеть класса, в которой вы просто тестируете какие-то сетевые технологии. Было бы очень неудобно обращаться к региональному регистратору, для того чтобы просить IP адреса для такой сети. Специально для этого случая выделены несколько диапазонов частных IP адресов, это такие IP адреса, которые можно использовать в подсетях, которые не подключаются к интернету. При этом обращаться к ICANN для получения IP адреса не нужно. Диапазон частных IP адресов определен в документе RFC 1918 и он включает следующее:
- 10.0.0.0/8
- 172.168.0.0/12
- 192.168.0.0/16
Особенность этих адресов в том, что они не маршрутизируются в Интернет. Однако, есть возможность подключить сеть, построенную на основе частных адресов к Интернет, для этого используется технология Трансляция сетевых адресов NAT (Network Address Translation). В этом случае адрес из частной подсети заменяется на реальный IP адрес.
p, blockquote 52,0,0,0,0 —>
Видео на тему: Что такое ip адрес компьютера и как вычислить мошенника в интернете?
На этом я буду заканчивать данный обзор, жду ваши комментарии, рассказы из жизни по данной теме, кто-то может быть посоветует интересные методы вычисления или слежки. Всегда рад почитать ваши высказывания, всем счастлива и до новых встреч.
