Структура ІР-адреси та ІР-адресація
Адреса IP (Internet Protocol address) — це ідентифікатор (унікальний числовий номер) мережевого рівня, який використовується для адресації комп'ютерів чи пристроїв у мережах, які побудовані з використанням протоколу TCP/IP (наприклад Інтернет). У мережі Інтернет потрібна глобальна унікальність адреси, у разі роботи в локальній мережі потрібна унікальність адреси в межах мережі.
Адреса IP складається з чотирьох 8-бітних чисел, які називають октетами. Прикладом IP-адреси може бути адреса 127.0.0.1 (Локальна адреса IP, змінити її неможливо, і вона на кожній ОС лише одна / Localhost). IP-адреса складається із двох частин: номера мережі й номера вузла. Номер мережі може бути обраний адміністратором довільно, або призначений за рекомендацією спеціального підрозділу Internet (Internet Network Information Center, InterNIC), якщо мережа повинна працювати як складова частина Internet.
Зарезервовані адреси IPv4
Internet Protocol (IP, досл. «межсетевой протокол») — маршрутизируемый протокол сетевого уровня стека TCP/IP. Именно IP стал тем протоколом, который объединил отдельные компьютерные сети во всемирную сеть Интернет.
Формат IP-пакета
Имеется прямая связь между количеством полей заголовка пакета и функциональной сложностью протокола, который работает с этим заголовком. Чем проще заголовок — тем проще соответствующий протокол. Большая часть действий протокола связана с обработкой той служебной информации, которая переносится в полях заголовка пакета. Изучая назначение каждого поля заголовка IP-пакета, мы получаем не только формальные знания о структуре пакета, но и знакомимся с основными функциями протокола IP.
Принцип роботи протоколу АйПі
Каждый компьютер (он же: узел, хост) в рамках сети Интернет тоже имеет уникальный адрес, который называется IP-адрес (Internet Protocol Address), например: 195.34.32.116. IP адрес состоит из четырех десятичных чисел (от 0 до 255), разделенных точкой. Каждое программное приложение имеет номер порта. Большинство серверных приложений имеют стандартные номера, например: почтовый сервис привязан к порту с номером 25 (еще говорят: «слушает» порт, принимает на него сообщения), веб-сервис привязан к порту 80, FTP - к порту 21 и так далее.
В компьютерных сетях, работающих по протоколам TCP/IP передаются пакеты, которые содержит собственно передаваемые данные и адресную информацию — адрес отправителя и адрес получателя. Комбинация: "IP адрес и номер порта" - называется "сокет". Номера портов на клиенте не фиксированные как у сервера, а назначаются операционной системой динамически. Фиксированные серверные порты как правило имеют номера до 1024 (но есть исключения), а клиентские начинаются после 1024.
Однако человеку запоминать цифровые IP адреса трудно - куда удобнее работать с буквенными именами. А преобразованием доменного имени в цифровой IP адрес занимается сервис доменных имен — DNS (Domain Name System). Далее наш компьютер устанавливает соединение с портом 80 компьютера 82.146.49.55 и посылает запрос (пакет с запросом) на получение страницы www.ofnet.ru. 80-й порт соответствует веб-серверу. В адресной строке браузера 80-й порт как правило не пишется, т.к. используется по умолчанию, но его можно и явно указать после двоеточия - http://www.ofnet.ru:80. Приняв от нас запрос, веб-сервер обрабатывает его и в нескольких пакетах посылает нам страницу в на языке HTML - языке разметки текста, который понимает браузер. Наш браузер, получив страницу, отображает ее. В результате мы видим на экране главную страницу этого сайта.
Підмережа — це окрема, самостійно функціонуюча частина мережі, що має з'єднання із загальною мережею, як правило через маршрутизатор. Мережа класу A допускає наявність більше 16 мільйонів вузлів. Уявити собі таку мережу дуже складно, а працювати в ній буде неможливо через те, що мережеве устаткування просто не справиться з такою кількістю передаваних пакетів. У зв'язку з цим IP-мережу можна розбити на декілька підмереж, об'єднавши їх маршрутизаторами і привласнивши кожній з них свій ідентифікатор мережі. В одному мережевому класі може існувати безліч підмереж.
Для налаштування підмережі використовується маска підмережі, яка призначена для визначення адреси мережі незалежно від класу мережі. Формат запису маски підмережі такий же як і формат IP-адреси, це чотири двійкові октети або чотири поля, що розділяються крапкою. Значення полів маски задаються таким чином:
— всі біти, встановлені в 1, відповідають ідентифікатору мережі;
— всі біти, встановлені в 0, відповідають ідентифікатору вузла.
Клас мережі Біти маски підмережі Маска підмережі
A 11111111 00000000 00000000 00000000 255.0.0.0
B 11111111 11111111 00000000 00000000 255.255.0.0
C 11111111 11111111 11111111 00000000 255.255.255.0
Будь-який вузол в мережі вимагає наявність маски підмережі. Маска не є IP-адресою вузла, вона лише описує адресний простір підмережі, з якої адреси починається підмережа і якою закінчується. Якщо в одній фізичній мережі працюватимуть комп'ютери з різною маскою, то вони не побачать один одного.
Використання в парі з IP-адресою маски підмережі дозволяють відмовитися від застосування класів адрес і зробити гнучкішою всю систему IP-адресації. Так, наприклад, маска 255.255.255.240 (11111111 11111111 11111111 11110000) дозволяє розбити діапазон в 254 IP-адреси, що відноситься до однієї мережі класу C, на 14 діапазонів, які можуть виділятися різним мережам.
Таким чином, якщо IP-адреса комп'ютера 192.168.0.1 і маска підмережі 255.255.255.0, то номер мережі 192.168.0, а номер комп'ютера 1.
Якщо локальна мережа складається з п'яти комп'ютерів, то IP-адреси комп'ютерів будуть записані таким чином:
ip 192.168.0.1 маска 255.255.255.0
ip 192.168.0.2 маска 255.255.255.0
ip 192.168.0.3 маска 255.255.255.0
ip 192.168.0.4 маска 255.255.255.0
ip 192.168.0.5 маска 255.255.255.0
Оскільки біти ідентифікатора мережі починаються із старших розрядів IP-адреси, маску підмережі можна виразити в коротшому вигляді, просто вказавши число бітів ідентифікатора мережі. Такий вид запису маски називається префіксом мережі.
Клас мережі Біти маски підмережі Префікс мережі Маска підмережі
A 11111111 00000000 00000000 00000000 /8 255.0.0.0
B 11111111 11111111 00000000 00000000 /16 255.255.0.0
C 11111111 11111111 11111111 00000000 /24 255.255.255.0
Наприклад, запис 192.168.0.1 /24 відповідає запису 192.168.0.1 маска 255.255.255.0. Представлення маски підмережі у вигляді префікса мережі називається методом CIDR (Classless Interdomain Routing)
IPv4 | IPv6 |
Адреси довжиною 32 біт (4 байт) | Адреси довжиною 128 біт (16 байт) |
Використовується A-запис в ресурсах DNS для визначення імен хостів в IPv4 адреси | Використовується AAAA-запис в ресурсах DNS для визначення імен хостів в IPv6 адреси |
У покажчику (PTR) DNS використовується IN-ADDR.ARPA домен для зворотного визначення адрес IPv4 в імена хостів | У покажчику (PTR) DNS використовується IP6.ARPA домен для зворотного визначення адрес IPv6 в імена хостів |
Підтримка протоколу IPSec опціональна і повинна підтримуватися зовні | Підтримка протоколу IPSec обов'язкова |
Заголовок не ідентифікує потік пакетів для обробки QoS на маршрутизаторах | Заголовок містить поле Traffic Class, який визначає пріоритет пакетів для обробки QoS на маршрутизаторах |
Обидва маршрутизатор і хост-відправник фрагментують пакети | Маршрутизатори не підтримують фрагментацію пакетів. Тільки хост-відправник фрагментує пакети |
Заголовок містить контрольну суму | Заголовок не містить контрольну суму |
Заголовок містить опції | Додаткові дані підтримуються як розширені заголовки |
ARP використовує широкомовний ARP-запит на визначення IP в MAC (апаратну адресу) | Multicast Neighbor Solicitation повідомлення використовуються для вирішення IP-адрес в MAC-адреси |
Internet Group Management Protocol (IGMP) керує членством в локальних групах підмережі | Multicast Listener Discovery (MLD) повідомлення керують членством в локальних групах підмережі |
Broadcast адреси використовуються для відправки трафіку на всі вузли в підмережі | IPv6 використовує link-local (посилання локальної області) |
Конфігурується вручну або по DHCP | Не потребує ручної конфігурації або DHCP |
Повинен підтримувати розмір пакета довжиною в 576-байт (з можливістю фрагментації) | Повинен підтримувати розмір пакета довжиною в 1280-байт (без фрагментації) |
Використовується поле TTL (Time to Live) для визначення часу життя пакету | Використовується поле Hop Limit для визначення часу життя пакету |
Довжина заголовка пакету 20 байт | Довжина заголовка пакету 40 байт |
Максимальний розмір пакета обмежений 65535 байт (216 - 1) | Підтримує джамбограмми — величезні пакети розміром до 4 Гб (4294967295 = 232 - 1) |