какие типы ip адресов вы знаете

Что такое IP-адрес

Дата: 01.09.2013 | Рубрика: Общие вопросы

Содержание

Обычному пользователю, который никогда не имел дело с компьютерными сетями, достаточно сложно понять значение слова «IP-адрес». В этой статье я постараюсь простым, на сколько это возможно, языком объяснить, что означает это непонятное слово и зачем вообще нужен IP-адрес.

Для лучшего понимания, проведем небольшую аналогию.

Представьте, что компьютерная сеть — это ваш город, в котором у каждого жителя есть свой, уникальный, адрес проживания. Благодаря адресу, один житель с легкостью может получать какую-либо информацию от другого жителя (например письма, которые доставляются по почте).

Любая компьютерная сеть — это обмен данными между сегментами сети. А для того, чтобы вся информация была точно отправлена/получена, каждому сегменту нужен свой, уникальный, адрес. Если в одной сети у двух и более сегментов будет одинаковый адрес, то может произойти конфликт IP-адресов, что приведет к сбою в работе, как минимум, одного участника сети.

Форматы IP-адресов

Эта статья ознакомительная, для новичков. Поэтому, в какие-то подробности структуры IP-адресов я вдаваться не буду — хватит и поверхностного обзора форматов.

Формат IPv4

Почти все компьютерные сети, на данный момент, построены именно в этом формате. IP-адреса формата IPv4 состоят из комбинации чисел, каждое из которых разделяется точкой и имеет вид — ххх.ххх.ххх.ххх, где ххх — число от 0 до 255. Например «192.168.0.1», «10.24.177.55», «95.120.254.0» и так далее.

Не сложно подсчитать, что в формате IPv4 может быть всего 4.228.250.625 комбинаций IP-адресов. Но, эта цифра, не такая и большая, как может показаться на первый взгляд.

Вы, думаю, и сами знаете, что сейчас в Интернет может выходить почти любой гаджет, вплоть до кофеварок. А пользователей всемирной паутины с каждым днем становится все больше, и больше.

В связи с этим, начал появляться дефицит уникальных IP-адресов, в формате IPv4, для предоставления Интернет-провайдерам.

Но не стоит расстраиваться, решение нашлось — формат IPv6.

Формат IPv6

Подсчитать, сколько будет уникальных IP-адресов в шестом формате, можете попробовать сами (но будет достаточно сложно). Форма записи будет такая — x:x:x:x:x:x:x:x, где х — это число шестнадцатеричной системы счислений (цифры от «0» до «9» и буквы латинского алфавита от «A» до «F»).

Выглядят, подобные IP-адреса, примерно так — «fa23:12da:34cb:1234:cd09:ac87:4321:af56».

Дальнейшее развитие компьютерных сетей будет происходить преимущественно с использованием IPv6. Запуск этого формата на «Западе» уже произошел, в России тоже будет — это вопрос времени.

Четвертую версию, конечно же, оставят работать параллельно с шестой, так как перевести все сети на IPv6 просто невозможно — старые устройства, на которых построено подавляющее количество сетей, не поддерживают формат IPv6.

Типы и виды IP-адресов

В зависимости от цели, которую должны выполнять IP-адреса, их можно поделить на внутренний (локальный) и внешний, а также на статический и динамический. Причем, при построение компьютерных сетей не используются какие-то отдельные типы. То есть, не может быть просто локальный IP-адрес — он всегда либо локальный динамический, либо локальный статический.

Локальный — «серый»

Внутренний, внутрисетевой, «серый» — IP-адрес внутри частной сети провайдера или домашней сети. Например, если у вас в квартире установлен роутер, то все устройства, которые к нему подключены, будут находится в одной внутренней сети. Так как у роутера локальный адрес 192.168.0.1, то у остальных участников сети локальный IP-адрес будет 192.168.0.ххх, где ххх — число от 2 до 255.

Для локальных IP-адресов предусмотрены свои диапазоны, которые спокойно можно использовать внутри частной сети. Вот список известных мне диапазонов:

Где ххх — число от 0 до 255.

Внешний — «белый»

Внешний, «белый» — это IP-адрес, который входит в диапазон IP-адресов предназначенных для сети Интернет (те диапазоны, которые не относятся к локальным). А так как Интернет считается внешней сетью, то и такой IP называется «Внешним».

Многие Интернет-провайдеры не предоставляют своим абонентам внешние адреса, так как более целесообразно и экономно (в связи с дефицитом, читаем выше) подключать клиентов внутри своей частной сети.

Если вкратце, то это делается так — на АТС установлен маршрутизатор, с него, через коммутаторы, трафик подается до абонента (технология ETTH). Таким образом, с одним внешним IP-адресом может быть большое количество пользователей.

Так поступают в основном мелкие конторы, крупные Интернет-провайдеры предоставляют абонентам внешние адреса без, каких-либо, проблем (но, как правило, динамические). Один из таких — Ростелеком.

По внешнему IP-адресу многие сервисы в Интернете могут отслеживать новых и вернувшихся пользователей. Простым примером является файлообменник — после одной закачки, просят подождать какое-то количество времени, чтобы сделать следующее скачивание. Можно перехитрить сайт — поменять свой IP-адрес (например, перезагрузкой роутера) и скачивать дальше.

Динамический и статический IP-адрес

Могут быть как локальными, так и внешними.

Динамический

Постоянно меняется. Такие IP-адреса меняются при каждом соединением с оборудованием, которое раздает адреса на подключающиеся к нему устройства. Простым примером является оборудование провайдера, которое присваивает своим абонентам «белые» IP при авторизации.

Статический

Неизменный. Как правило, статические IP-адреса прописываются вручную на сетевой карте (если адрес «серый») или закрепляются за регистрационными данными абонента (в случае с «белым»).

Почему так?

Для чего вообще сделали деление на статический и динамический IP-адрес и почему не дать всем статические адреса?

Например, вы находитесь в сети интернет с 18:00 до 20:00 часов по местному времени, а другой пользователь, тоже проживающий в вашем часовом поясе и подключенный к тому же Интернет-провайдеру, что и вы, заходит в сеть с 20:10 до 24:00.

Понимаете к чему я клоню? Второй пользователь имеет шанс получить тот IP, под которым в сеть выходили вы, при условии, что вы разорвали соединение с сетью Интернет, а присвоенный вам динамический IP-адрес — освободился. Таким образом экономят на внешних IP-адресах, которых, как я уже упоминал выше, явно недостаточно для каждого пользователя Интернета.

Как узнать свой внутренний и внешний IP-адрес

Локальный (внутренний)

Появилась командная строка.

Получаем данные локальной сети:

В моем случае «Основной шлюз» — это локальный IP-адрес роутера, который раздает Интернет на все устройства, подключенные к нему.

Внешний

Самый простой способ — это зайти на специальный сервис, которых в Интернете превеликое множество. Например этот.

Понравилась статья? Лучшей благодарностью для меня будет Ваш репост этой страницы в социальных сетях:

Комментарии:

С внешним всё немного посложнее будет, чем с внутренним например. Как я писал в статье — «белый» IP может предоставить исключительно Интернет-провайдер. Отсюда следует, что поменять адрес с динамического на статический вы можете только при взаимодействии с компанией, предоставляющей вам доступ в Сеть.

В большинстве случаев делается это двумя способами — по вашему заявлению или через личный кабинет. Учитывая, что сейчас провайдеров очень много, у каждого могут быть свои алгоритмы действий. Я бы порекомендовал вам обратиться в техническую поддержку и уточнить все необходимые нюансы.

Источник

IP адрес

IP-адрес (Internet Protocol Address, айпи адрес) – это уникальный числовой идентификатор конкретного устройства в составе компьютерной сети, построенной на основе протокола TCP/IP. В этом и есть его основная функция. Для работы в Интернете требуется его глобальная уникальность. Для частной сети достаточно, чтобы были исключены совпадения в локальном пространстве.

Формат IP-адреса и как он выглядит

Правильный IP-адрес в сети Интернет может быть представлен в одном из двух цифровых форматов, который зависит от типа используемого протокола. В зависимости от того, к какому из этих типов принадлежит IP-адрес, будет понятно, сколько бит в нем.

Структура IP-адреса

Разберем, что обозначают цифры. В общем случае IP-адрес состоит из двух частей (ID-номеров): сети и конкретного узла в ее пределах. Чтобы отличать их в полной записи, используют классы или маски.

Для доступа к Интернет необходимо, чтобы IP принадлежал к другому блоку или в пределах локальной сети существовал сервер, на котором происходит подмена внутреннего адреса на внешний. С этой целью используются прокси или NAT. Для доступа к Интернету адрес выдается провайдером или региональным интернет-регистратором.

По умолчанию маршрутизатор может входить в несколько разных сетей. Каждый его порт имеет персональный IP-адрес. Соответственно, такой же принцип работы применим к конкретным компьютерам, которые могут поддерживать различное число сетевых связей.

Типы IP-адресов

В зависимости от способа использования

Внешний. Он же «белый», публичный или глобальный. Используется во время доступа в Интернет. Такой IP-адрес является уникальным и именно под ним устройство видят в сети. Так как количество таких идентификаторов ограничено, задействуют технологию NAT. Она позволяет транслировать сетевые IP-адреса из частных в публичные. Для этого применяются маршрутизаторы определенного типа.

По внешним IP-адресам многие интернет-сервисы отслеживают новых и вернувшихся пользователей. Это позволяет собирать статистику и делать аналитику, важную для продвижения сайта.

Внутренний. Он же «серый», локальный или частный IP-адрес источника. Не используется во время доступа в Интернет. Работает только в пределах локальной сети (домашней или предоставленной провайдером), и доступ к нему можно получить только другим ее участникам. Для этой цели по умолчанию зарезервированы следующие диапазоны частных IP-адресов:

Необходимо понимать, что не всегда внешний IP-адрес является постоянным. Наоборот, IP часто формируется заново от одного подключения к другому.

В зависимости от вариантов определения

Статические. Это IP-адреса, являющиеся неизмененными (постоянными). Они назначаются устройству автоматически в момент его присоединения к компьютерной сети или прописываются пользователем вручную. Статические адреса доступны для использования неограниченное время. Они могут выполнять функцию идентификатора только для одного сетевого узла. Также иногда используется понятие псевдостатических адресов, которые работают в пределах одной частной сети.

Динамические. Это те IP-адреса, которые выдаются устройству на время. Они автоматически присваиваются в момент подключения к сети и имеют ограниченный срок действия (от начала сессии до ее завершения). Динамические IP-адреса – своеобразный способ маскировки. Отследить человека, выходящего в Интернет с помощью такого адреса, сложно технически, в этом случае не обойтись без профессиональных инструментов.

Что дает статический IP-адрес

Статический IP-адрес полезен благодаря следующим возможностям:

Как узнать IP-адрес

Зачем знать свой реальный IP-адрес? Он понадобится вам для того, чтобы начать работать с некоторыми сервисами, требующими его указания вручную. Каким образом получить информацию об IP? Есть как минимум два способа:

Помните, что вместе с IP-адресом другим устройствам (и, соответственно, лицам) будет доступна и иная информация, а именно: названия и данные провайдера интернет-услуг, название и версия установленной операционной системы и браузера, географическая привязка. Сторонние сервисы видят, используете ли вы прокси-сервер или средства защиты данных.

Источник

IP-адреса

Содержание

IPv4-адреса [ править ]

IPv4 использует 32-битные адреса, ограничивающие адресное пространство 4 294 967 296 (2 32 ) возможными уникальными адресами. У каждого хоста и маршрутизатора в Интеренете есть IP-адрес. IP-адрес не имеет отношения к хосту. Он имеет отношение к сетевому интерфейсу, поэтому иногда хост или маршрутизатор могут иметь несколько IP-адресов.

IP-адреса имеют иерархическую организацию. Первая часть имеет переменную длину и задает сеть, а последняя указывает на хост.

Обычно IP-адреса записываются в виде 4 десятичных чисел, каждое в диапозоне от 0 до 255, разделенными точками (dot-decimal notation). Каждая часть представляет один байт адреса. Например, шестнадцатиричный адрес 80D00297 записывается как 128.208.2.151.

Префикс задается наименьшим IP-адресом в блоке и размером блока. Размер определяется числом битов в сетевой части, оставшиеся биты в части хоста могут варьироваться. Таким образом, размер является степенью двойки. Он записывается после префикса IP-адреса в виде слэша и длины сетевой части в битах. В предыдущем примере префикс содержит 2 8 адресов и поэтому для сетевой части отводится 24 бита. Записывается так: 128.208.2.0/24.

Классы IP-сетей [ править ]

Также, сколько бит используется сетевым ID и сколько бит доступно для идентификации хостов (интерфейсов) в этой сети, определяется сетевыми классами.

Всего 3 класса IP-адресов:

Сетевые адреса, адреса интерфейсов и широковещательные адреса [ править ]

IP адрес может означать одно из трех:

Почти все доступные сетевые IP-адреса принадлежат классу C.

Маска подсети [ править ]

Длина префикса не выводится из IP-адреса, поэтому протоколу маршрутизации вынуждены передавать префиксы на маршрутизаторы. Иногда префиксы задаются с помощью указания длины.

То есть маска подсети определяет как будут локально интерпретироваться IP адреса в сегменте IP сети, что для нас весьма важно, поскольку определяет процесс разбивки на подсети.

Выполненение операции И между маской и IP-адресом позволяет выделить сетевую часть.

О маске подсети нужно помнить три вещи:

Бесклассовая междоменная маршрутизация [ править ]

Изначально использовалась классовая адресация (INET), но со второй половины 90-х годов XX века она была вытеснена бесклассовой адресацией (CIDR), при которой количество адресов в сети определяется маской подсети.

Никто не знает точно, сколько всего сетей подключено к Интернету, но очевидно, что их много — возможно, порядка миллиона. Различные алгоритмы маршрутизации требуют, чтобы каждый маршрутизатор обменивался информацией о доступных ему адресах с другими маршрутизаторами. Чем больше размер таблицы, тем больше данных необходимо передавать и обрабатывать. С ростом размера таблицы время обработки растет как минимум линейно. Чем больше данных приходится передавать, тем выше вероятность потери (в лучшем случае временной) части информации по дороге, что может привести к нестабильности работы алгоритмов выбора маршрутов.

К счастью, способ уменьшить размер таблиц маршрутизации все же существует. Применим тот же принцип, что и при разбиении на подсети: маршрутизатор может узнавать о расположении IP-адресов по префиксам различной длины. Но вместо того чтобы разделять сеть на подсети, мы объединим несколько коротких префиксов в один длинный. Этот процесс называется агрегацией маршрута (route aggregation). Длинный префикс, полученный в результате, иногда называют суперсетью (supernet), в противоположность подсетям с разделением блоков адресов.

При агрегации IP-адреса содержатся в префиксах различной длины. Один и тот же IP-адрес может рассматриваться одним маршрутизатором как часть блока /22 (содержащего 2 10 адресов), а другим — как часть более крупного блока /20 (содержащего 2 12 адресов). Это зависит от того, какой информацией обладает маршрутизатор. Такой метод работает и для разбиения на подсети и называется CIDR (Classless InterDomain Routing — бесклассовая междоменная маршрутизация).

Источник

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 чего нужны IP адреса?

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.

Структура IP адреса

IP-адрес представляет собой серию из 32 двоичных бит (единиц и нулей). Человеку прочесть двоичный IP-адрес очень сложно. Поэтому 32 бита группируются по четыре 8-битных байта, в так называемые октеты. Читать, записывать и запоминать IP-адреса в таком формате людям сложно. Чтобы облегчить понимание, каждый октет IP-адреса представлен в виде своего десятичного значения. Октеты разделяются десятичной точкой или запятой. Это называется точечно-десятичной нотацией.

При настройке IP-адрес узла вводится в виде десятичного числа с точками, например, 192.168.1.5. Вообразите, что вам пришлось бы вводить 32-битный двоичный эквивалент адреса — 11000000101010000000000100000101. Если ошибиться хотя бы в одном бите, получится другой адрес, и узел, возможно, не сможет работать в сети.

Структура 32-битного IP-адреса определяется межсетевым протоколом 4-ой версии (IPv4). На данный момент это один из самых распространенных в Интернете типов IP-адресов. По 32-битной схеме адресации можно создать более 4 миллиардов IP-адресов.

Получая IP-адрес, узел просматривает все 32 бита по мере поступления на сетевой адаптер. Напротив, людям приходится преобразовывать эти 32 бита в десятичные эквиваленты, то есть в четыре октета. Каждый октет состоит из 8 бит, каждый бит имеет значение. У четырех групп из 8 бит есть один и тот же набор значений. Значение крайнего правого бита в октете – 1, значения остальных, слева направо – 2, 4, 8, 16, 32, 64 и 128.

Чтобы определить значение октета, нужно сложить значения позиций, где присутствует двоичная единица.

Таким образом, значение каждого из четырех октетов находится в диапазоне от 0 до 255.

Разделение IP адреса на сетевую и узловую части

Логический 32-битный IP-адрес представляет собой иерархическую систему и состоит из двух частей. Первая идентифицирует сеть, вторая — узел в сети. Обе части являются обязательными.

Например, если IP-адрес узла – 192.168.18.57, то первые три октета (192.168.18) представляют собой сетевую часть адреса, а последний октет (.57) является идентификатором узла. Такая система называется иерархической адресацией, поскольку сетевая часть идентифицирует сеть, в которой находятся все уникальные адреса узлов. Маршрутизаторам нужно знать только путь к каждой сети, а не расположение отдельных узлов.

Иерархическая структура IP-адресов

Другой пример иерархической сети – это телефонная сеть. В телефонном номере код страны, региона и станции составляют адрес сети, а оставшиеся цифры — локальный номер телефона.

При IP-адресации в одной физической сети могут существовать несколько логических сетей, если сетевая часть адреса их узла отличается. Пример. Три узла в одной физической локальной сети имеют одинаковую сетевую часть в своем IP-адресе (192.168.50), а три других узла — другую сетевую часть (192.168.70). Три узла с одной сетевой частью в своих IP-адресах имеют возможность обмениваться данными друг с другом, но не могут обмениваться информацией с другими узлами без использования маршрутизации. В данном случае имеем одну физическую сеть и две логические IP-сети.

Сетевая и узловая части IP адреса

Классы IP адресов и маски подсети по умолчанию

IP-адрес и маска подсети совместно определяют то, какая часть IP-адреса является сетевой, а какая — соответствует адресу узла.

IP-адреса делятся на 5 классов. К классам A, B и C относятся коммерческие адреса, присваиваемые узлам. Класс D зарезервирован для многоадресных рассылок, а класс E – для экспериментов.

В адресах класса C сетевая часть состоит из трех октетов, а адрес узла – из одного. Выбранная по умолчанию маска подсети состоит из 24 бит (255.255.255.0). Адреса класса C обычно присваиваются небольшим сетям.

В адресах класса B сетевая часть и адрес узла состоят из двух октетов. Выбранная по умолчанию маска подсети состоит из 16 бит (255.255.0.0). Обычно эти адреса используются в сетях среднего размера.

В адресах класса A сетевая часть состоит всего из одного октета, остальные отведены узлам. Выбранная по умолчанию маска подсети состоит из 8 бит (255.0.0.0). Обычно такие адреса присваиваются крупным организациям.

Класс адреса можно определить по значению первого октета. Например, если значение первого октета IP-адреса находится в диапазоне от 192 до 223, то это адрес класса C. Например, адрес 200.14.193.67 относится к классу С.

Классовая и бесклассовая адресация

Классовая IP адресация — это метод IP-адресации, который не позволяет рационально использовать ограниченный ресурс уникальных IP-адресов, т.к. не возможно использование различных масок подсетей. В классовом методе адресации используется фиксированная маска подсети, поэтому класс сети (см. выше) всегда можно идентифицировать по первым битам.

Бесклассовая IP адресация (Classless Inter-Domain Routing — CIDR) — это метод IP-адресации, который позволяет рационально управлять пространством IP адресов. В бесклассовом методе адресации используются маски подсети переменной длины (variable length subnet mask — VLSM).

Возможные значения маскок подсети при бесклассовом методе адресации (широко применяется в современных сетях):

Назначение маски подсети

Каждый IP-адрес состоит из двух частей. Как узлы определяют, где сетевая часть, а где адрес узла? Для этого используется маска подсети.

При настройке IP узлу присваивается не только IP-адрес, но и маска подсети. Как и IP-адрес, маска состоит из 32 бит. Она определяет, какая часть IP-адреса относится к сети, а какая – к узлу.

Маска сравнивается с IP-адресом побитно, слева направо. В маске подсети единицы соответствуют сетевой части, а нули — адресу узла.

Отправляя пакет, узел сравнивает маску подсети со своим IP-адресом и адресом назначения. Если биты сетевой части совпадают, значит, узлы источника и назначения находятся в одной и той же сети, и пакет доставляется локально. Если нет, отправляющий узел передает пакет на интерфейс локального маршрутизатора для отправки в другую сеть.

В домашних офисах и небольших компаниях чаще всего встречаются следующие маски подсети: 255.0.0.0 (8 бит), 255.255.0.0 (16 бит) и 255.255.255.0 (24 бита). В маске подсети 255.255.255.0 (десятичный вариант), или 11111111.11111111.1111111.00000000 (двоичный вариант) 24 бита идентифицируют сеть, а 8 — узлы в сети.

Чтобы вычислить количество возможных сетевых узлов, нужно взять число два (2) в степени количества отведенных для них бит (2 ^ 8 = 256). Из полученного результата необходимо вычесть 2 (256-2). Дело в том, что состоящая из одних единиц (1) отведенная узлам часть IP-адреса предназначена для адреса широковещательной рассылки и не может принадлежать одному узлу. Часть, состоящая только из нулей, является идентификатором сети и тоже не может быть присвоена конкретному узлу. Возвести число 2 в степень без труда можно с помощью калькулятора, который есть в любой операционной системе Windows.

Иначе допустимое количество узлов можно определить, сложив значения доступных бит (128+64+32+16+8+4+2+1 = 255). Из полученного значения необходимо вычесть 1 (255-1 = 254), поскольку значение всех бит отведенной для узлов части не может равняться 1. 2 вычитать не нужно, поскольку сумма нулей равна нулю и в сложении не участвует.

В 16-битной маске для адресов узлов отводится 16 бит (два октета), и в одном из них все значения могут быть равны 1 (255). Это может быть и адрес широковещательной рассылки, но если другой октет не состоит из одних единиц, адрес можно использовать для узла. Не забывайте, что узел проверяет значения всех бит, а не значения одного октета.

Взаимодействие IP-адреса и маски подсети

Публичные и частные IP-адреса

Всем узлам, подключенным непосредственно к Интернету, необходим уникальный публичный IP-адрес. Поскольку количество 32-битных адресов конечно, существует риск, что их не хватит. В качестве одного из решений было предложено зарезервировать некоторое количество частных адресов для использования только внутри организации. В этом случае внутренние узлы смогут обмениваться данными друг с другом без использования уникальных публичных IP-адресов.

В соответствии со стандартом RFC 1918 было зарезервировано несколько диапазонов адресов класса A, B и C. Как видно из таблицы, в диапазон частных адресов входит одна сеть класса A, 16 сетей класса B и 256 сетей класса C. Таким образом, сетевые администраторы получили определенную степень свободы в плане предоставления внутренних адресов.

В очень большой сети можно использовать частную сеть класса A, где можно создать более 16 миллионов частных адресов.

В сетях среднего размера можно использовать частную сеть класса B с более чем 65 000 адресов.

В домашних и небольших коммерческих сетях обычно используется один частный адрес класса C, рассчитанный на 254 узла.

Одну сеть класса A, 16 сетей класса B или 256 сетей класса C могут использовать организации любого размера. Многие организации пользуются частной сетью класса A.

Узлы из внутренней сети организации могут использовать частные адреса до тех пор, пока им не понадобится прямой выход в Интернет. Соответственно, один и тот же набор адресов подходит для нескольких организаций. Частные адреса не маршрутизируются в Интернете и быстро блокируются маршрутизатором поставщика услуг Интернета.

При подключении сети предприятия, в которой используются частные адреса, к сети Internet необходимо обеспечить преобразование частных адресов в открытые. Такой процесс называется трансляцией сетевых адресов (Network Address Translation — NAT) и обычно выполняется маршрутизатором.

Частные адреса можно использовать как меру безопасности, поскольку они видны только в локальной сети, а посторонние получить прямой доступ к этим адресам не могут.

Кроме того, существуют частные адреса для диагностики устройств. Они называются адресами обратной связи. Для таких адресов зарезервирована сеть 127.0.0.0 класса А.

Адреса одноадресных, широковещательных и многоадресных рассылок

Помимо классов, IP-адреса делятся на категории, предназначенные для одноадресных, широковещательных или многоадресных рассылок. С помощью IP-адресов узлы могут обмениваться данными в режиме «один к одному» (одноадресная рассылка), «один ко многим» (многоадресная рассылка) или «один ко всем» (широковещательная рассылка).

Одноадресная рассылка

Адрес одноадресной рассылки чаще всего встречается в сети IP. Пакет с одноадресным назначением предназначен конкретному узлу. Пример: узел с IP-адресом 192.168.1.5 (источник) запрашивает веб-страницу с сервера с IP-адресом 192.168.1.200 (адресат).

Для отправки и приема одноадресного пакета в заголовке IP-пакета должен указываться IP-адрес назначения. Кроме того, в заголовке кадра Ethernet должен быть MAC-адрес назначения. IP-адрес и MAC-адрес — это данные для доставки пакета одному узлу.

Широковещательная рассылка

В пакете широковещательной рассылки содержится IP-адрес назначения, в узловой части которого присутствуют только единицы (1). Это означает, что пакет получат и обработают все узлы в локальной сети (домене широковещательной рассылки). Широковещательные рассылки предусмотрены во многих сетевых протоколах, например ARP и DHCP.

В сети класса C 192.168.1.0 с маской подсети по умолчанию 255.255.255.0 используется адрес широковещательной рассылки 192.168.1.255. Узловая часть – 255 или двоичное 11111111 (все единицы).

В сети класса B 172.16.0.0 с маской подсети по умолчанию 255.255.0.0 используется адрес широковещательной рассылки 172.16.255.255.

В сети класса A 10.0.0.0 с маской подсети по умолчанию 255.0.0.0 используется адрес широковещательной рассылки 10.255.255.255.

Для сетевого IP-адреса широковещательной рассылки нужен соответствующий MAC-адрес в кадре Ethernet. В сетях Ethernet используется MAC-адрес широковещательной рассылки из 48 единиц, который в шестнадцатеричном формате выглядит как FF-FF-FF-FF-FF-FF.

Многоадресная рассылка

Адреса многоадресных рассылок позволяют исходному устройству рассылать пакет группе устройств.

Устройства, относящиеся к многоадресной группе, получают ее IP-адрес. Диапазон таких адресов — от 224.0.0.0 до 239.255.255.255. Поскольку адреса многоадресных рассылок соответствуют группам адресов (которые иногда называются группами узлов), они используются только как адресаты пакета. У источника всегда одноадресный адрес.

Адреса многоадресных рассылок используются, например, в дистанционных играх, в которых участвует несколько человек из разных мест. Другой пример — это дистанционное обучение в режиме видеоконференции, где несколько учащихся подключаются к одному и тому же курсу.

Как и одноадресным или широковещательным адресам, IP-адресам многоадресной рассылки нужен соответствующий MAC-адрес, позволяющий доставлять кадры в локальной сети. MAC-адрес многоадресной рассылки — это особое значение, которое в шестнадцатеричном формате начинается с 01-00-5E. Нижние 23 бита IP-адреса многоадресной группы преобразуются в остальные 6 шестнадцатеричных символов адреса Ethernet. Пример (см. рисунок) — шестнадцатеричное значение 01-00-5E-0F-64-C5. Каждому шестнадцатеричному символу соответствует 4 двоичных бита.

Сравнение протоколов IP версии 4 (IPv4) и IP версии 6 (IPv6)

Когда в 1980 году был утвержден стандарт TCP/IP, он основывался на схеме двухуровневой адресации, которая в то время давала необходимую масштабируемость. К сожалению, создатели TCP/IP не могли предположить, что их протокол станет основой для глобальной сети обмена информацией, сети развлечений и коммерции. Более двадцати лет назад в протоколе IP версии 4 (IPv4) была предложена стратегия адресации, которая, будучи вполне подходящей для того времени, привела к неэффективному распределению адресов.

Как показано на рис. ниже, адреса классов А и В покрывают 75% всего адресного пространства IPv4, но относительное число организаций, которые могли бы использовать сети этих классов, не превышает 17000. Сетей класса С значительно больше, чем сетей классов А и В, но количество доступных IP-адресов ограничивается всего 12,5% от их общего числа, равного 4 млрд.

К сожалению, в сетях класса С не может быть более 254 узлов, что не соответствует потребностям достаточно крупных организаций, но которые вместе с тем не настолько велики, чтобы получить адреса классов А и В. Даже если бы существовало больше адресов сетей классов А, В и С, слишком большое их число привело бы к тому, что маршрутизаторы сети Internet были бы вынуждены обрабатывать огромное количество таблиц маршрутизации, хранящих маршруты ко всем сетям.

Распределение адресов IPv4

Еще в 1992 году проблемная группа проектирования Internet (IETF) обнаружила две специфические проблемы:

За последние два десятилетия был разработан ряд технологий, расширяющих IPv4 и направленных для модернизации существующей 32-битовой схемы адресации. Две наиболее значительные из них — это маски подсетей и маршрутизация CIDR (Classless InterDomain Routing — бесклассовая междоменная маршрутизация).

Приблизительно в то же время была разработана и одобрена еще более расширяемая и масштабируемая версия технологии IP — IP версии 6 (IPv6). Протокол IPv6 использует для адресации 128 битов вместо 32-х битов в IPv4 (см. рис. ниже). В стандарте IPv6 используется шестнадцатеричная запись числа для представления 128-битовых адресов, и он позволяет использовать 16 млрд. IP-адресов. Эта версия протокола IP должна обеспечить необходимое количество адресов как на текущий момент, так и в будущем.

Для представления 128-битового адреса в протоколе IPv6 используется запись из восьми шестнадцатибитовых чисел, представляемых в виде четырех шестнадцатеричных цифр, как это показано на рис. ниже. Группы из четырех шестнадцатеричных цифр разделены двоеточиями, нули в старших позициях могут быть опущены.

Сравнение IPv4 и IPv6

Разработка и планирование технологии заняли годы, прежде чем протокол IPv6 постепенно начал использоваться в отдельных сетях. В перспективе стандарт IPv6 должен заменить IPv4 в качестве доминирующего протокола в сети Internet.

В данной статье описана только IP адресация, но не затронуты вопросы присвоения IP-адреса узлам в сети. В будущем я планирую восполнить и этот пробел.

Источник