Kuidas IP-aadressid toimivad?

Sisukord:

Kuidas IP-aadressid toimivad?
Kuidas IP-aadressid toimivad?

Video: Kuidas IP-aadressid toimivad?

Video: Kuidas IP-aadressid toimivad?
Video: Cloud Computing - Computer Science for Business Leaders 2016 - YouTube 2024, November
Anonim
Igale seadmele, mis on ühendatud võrgukompuutori, tahvelarvuti, kaameraga, on vaja unikaalset identifikaatorit, nii et teised seadmed teaksid, kuidas seda saavutada. TCP / IP-võrkude maailmas on see identifikaator Interneti-protokolli (IP) aadress.
Igale seadmele, mis on ühendatud võrgukompuutori, tahvelarvuti, kaameraga, on vaja unikaalset identifikaatorit, nii et teised seadmed teaksid, kuidas seda saavutada. TCP / IP-võrkude maailmas on see identifikaator Interneti-protokolli (IP) aadress.

Kui olete töötanud arvutitega mis tahes aja jooksul, olete tõenäoliselt kokku puutunud IP-aadressidega - need arvjärjestused, mis näevad välja umbes 192.168.0.15. Enamasti ei pea me nendega otseselt tegelema, sest meie seadmed ja võrgud hoolitsevad selle eest asjadega. Kui me peame nendega toime tulema, siis järgime sageli juhiseid selle kohta, millised numbrid seal aset leida. Kuid kui te olete kunagi soovinud sukelduda natuke sügavamale, mida need numbrid tähendavad, on see artikkel teie jaoks.

Miks sa peaksid hoolitsema? Noh, arusaamine, kuidas IP-aadressid töötavad, on hädavajalik, kui soovite tõrkeotsingut, miks teie võrk ei tööta õigesti või miks teatud seade ei ühenda seda, mida te seda eeldaksite. Ja kui teil on kunagi vaja luua midagi veidi arenenud, nagu näiteks serveri või meediumiserveri hostimine, kuhu sõbrad internetist saavad ühendada, peate IP-aadressi kohta midagi teadma. Lisaks on see omamoodi põnev.

Märkus: me kavatseme katta selles artiklis IP-aadresside põhitõdesid, selliseid asju, mida inimesed, kes kasutavad IP-aadresse, kuid ei ole kunagi mõelnud neist palju, võiksid teada saada. Me ei kavatse katta mõnegi arenenud või professionaalsema taseme kraami, nagu IP-klassid, klassideta marsruutimine ja kohandatud alamvõrgud … Kuid me viime mõned allikad edasiseks lugemiseks, kui me läheme.

Mis on IP-aadress?

IP-aadress määratleb unikaalselt võrgu seadme. Olete neid aadresse varem näinud; nad näevad välja umbes 192.168.1.34.

IP-aadress on alati neli sellist numbrit. Iga number võib olla vahemikus 0 kuni 255. Seega on kogu IP aadresside vahemik 0,0,0.0 kuni 255.255.255.255.

Põhjus, miks iga number võib ulatuda kuni 255-ni, on see, et kõik numbrid on tõesti kaheksakohaline binaarne number (mõnikord nimetatakse oktetti). Oktetis oleks number null 00000000, samas kui number 255 oleks 11111111, maksimaalne arv okteti võib jõuda. See IP-aadress, mida me varem mainisime (192.168.1.34) kahendkastis, oleks selline: 11000000.10101000.00000001.00100010.

Arvutid töötavad binaarformaadiga, kuid meie inimestel on palju lihtsam kümnendformaadiga töötamine. Siiski, teades, et aadressid on tegelikult binaararvud, aitab meil mõista, miks mõned asjad, mis ümbritsevad IP-aadresse, toimivad nii nagu nad teevad.
Arvutid töötavad binaarformaadiga, kuid meie inimestel on palju lihtsam kümnendformaadiga töötamine. Siiski, teades, et aadressid on tegelikult binaararvud, aitab meil mõista, miks mõned asjad, mis ümbritsevad IP-aadresse, toimivad nii nagu nad teevad.

Ära muretse küll! Selles artiklis me ei kavatse sulle palju binaarseid või matemaatilisi välja tuua, nii et lihtsalt kandke meid natuke kauem.

IP-aadressi kaks osa

Seadme IP-aadress koosneb tegelikult kahest eraldi osast:
Seadme IP-aadress koosneb tegelikult kahest eraldi osast:
  • Võrgu ID: Võrgu ID vastab vasakpoolsele IP-le, mis identifitseerib konkreetse võrgu, kuhu seade paikneb. Tavalises koduvõrgus, kus seadmel on IP-aadress 192.168.1.34, on 192.168.1 aadressi osa võrgu ID. Kohandatud on puuduva lõpliku osa täitmine nulliga, seega võime öelda, et seadme võrgu ID on 192.168.1.0.
  • Vastuvõtte ID: Vastuvõttev ID on osa IP-aadressist, mida võrgu ID ei võta. See tuvastab konkreetse seadme (TCP / IP maailmas, me kutsume seda seadmeid "hosts") selles võrgus. IP-aadressi 192.168.1.34 näite jätkamisel oleks host-ID 34 - hosti unikaalne ID 192.168.1.0 võrgus.

Siis võite oma koduvõrgus näha mitmeid IP-aadresse nagu 192.168.1.1, 192.168.1.2, 192.168.1 30 ja 192.168.1.34. Kõik need on unikaalsed seadmed (antud juhul host-ID-id 1, 2, 30 ja 34) samas võrgus (võrgu ID 192.168.1.0).

Selleks, et pildistada kõike seda natuke paremini, pöördusime analoogia poole. See on üsna sarnane linna tänava aadresside toimimisega. Võtke aadress nagu 2013 Paradise tänav. Tänavanimi on nagu võrgu ID ja maja number on nagu hosti ID. Linnas ei nimetata ühtegi kahte tänavat, nagu ka ühest võrgust kahte võrgundit nimetatakse samaks. Eri tänaval on iga maja number ainulaadne, nagu kõik konkreetse võrguaadressi asukohamäärad on unikaalsed.
Selleks, et pildistada kõike seda natuke paremini, pöördusime analoogia poole. See on üsna sarnane linna tänava aadresside toimimisega. Võtke aadress nagu 2013 Paradise tänav. Tänavanimi on nagu võrgu ID ja maja number on nagu hosti ID. Linnas ei nimetata ühtegi kahte tänavat, nagu ka ühest võrgust kahte võrgundit nimetatakse samaks. Eri tänaval on iga maja number ainulaadne, nagu kõik konkreetse võrguaadressi asukohamäärad on unikaalsed.

Alamvõrgu mask

Niisiis, kuidas teie seade määrab, milline IP-aadressi osa on võrgu ID ja milline on hosti ID? Selleks kasutavad nad teist numbrit, mida näete alati koos IP-aadressiga. Seda numbrit nimetatakse alamvõrgu maskiks.

Enamikes lihtsates võrkudes (näiteks kodudes või väikestes ettevõtetes) näete subneti maske nagu 255.255.255.0, kus kõik neli numbrit on kas 255 või 0. Muutmiste positsioon 255-st 0-st näitab jagunemist võrgu ja hosti ID. 255-ndal "mask ära" võrgundusest võrrandist.

Märkus. Põhilised alamvõrgu maskid, mida me siinkohal kirjeldame, nimetatakse vaikimisi alamvõrgu maskidena. Asjad muutuvad keerulisemaks suuremate võrkude puhul. Inimesed kasutavad sageli kohandatud alamvõrgu maske (kus nullide ja nende vahelise vahega positsioon liigub oktetis), et luua sama võrgu kaudu mitu alamvõrku. See on natuke selle artikli ulatusest väljapoole, kuid kui olete huvitatud, on Cisco alamvõrgule üsna hea juhend.
Märkus. Põhilised alamvõrgu maskid, mida me siinkohal kirjeldame, nimetatakse vaikimisi alamvõrgu maskidena. Asjad muutuvad keerulisemaks suuremate võrkude puhul. Inimesed kasutavad sageli kohandatud alamvõrgu maske (kus nullide ja nende vahelise vahega positsioon liigub oktetis), et luua sama võrgu kaudu mitu alamvõrku. See on natuke selle artikli ulatusest väljapoole, kuid kui olete huvitatud, on Cisco alamvõrgule üsna hea juhend.

Default Gateway'i aadress

Lisaks IP-aadressile ja sellega seotud alamvõrgu maskile näete ka IP-aadressiga seotud teavet, mis on loetletud vaikimisi lüüsi aadressil. Sõltuvalt kasutatavast platvormist võib seda aadressi kutsuda midagi muud. Seda nimetatakse mõnikord ruuteriks, ruuteri aadressiks, vaikimisi marsruudiks või lihtsalt "gateway". Need on kõik ühesugused. See on vaikimisi määratud IP-aadress, kuhu seade saadab võrguandmeid, kui need andmed on mõeldud teise võrgu (üks teise võrguadministraatoriga) minemiseks kui see, kus seade on sisse lülitatud.

Selle lihtsaim näide on tavalises koduvõrgus.

Kui teil on koduvõrk mitme seadmega, on teil tõenäoliselt ruuter, mis on modemiga ühendatud Internetiga. See ruuter võiks olla eraldi seade või see võib olla osa teie Interneti-teenuse pakkuja poolt pakutavast modemi / ruuteri kombinatsioonist. Ruuter asub teie võrgus asuvate arvutite ja seadmete vahel ja internetis rohkem avalikke seadmeid, liikudes edasi (või marsruutimine) edasi-tagasi.

Ütle, et tulete oma brauserit ja asute veebilehele www.howtogeek.com. Teie arvuti saadab taotluse meie saidi IP-aadressile. Kuna meie serverid asuvad Internetis, mitte teie koduvõrgus, saadetakse see liiklus arvutist teie ruuteri (lüüsi) kaudu ja teie ruuter edastab taotluse meie serverile. Server saadab õige teabe oma marsruuterile, mis seejärel suunab teabe tagasi soovitud seadmesse ja näete, et meie sait avaneb teie brauseris.
Ütle, et tulete oma brauserit ja asute veebilehele www.howtogeek.com. Teie arvuti saadab taotluse meie saidi IP-aadressile. Kuna meie serverid asuvad Internetis, mitte teie koduvõrgus, saadetakse see liiklus arvutist teie ruuteri (lüüsi) kaudu ja teie ruuter edastab taotluse meie serverile. Server saadab õige teabe oma marsruuterile, mis seejärel suunab teabe tagasi soovitud seadmesse ja näete, et meie sait avaneb teie brauseris.

Tüüpiliselt on marsruuterid vaikimisi konfigureeritud omama oma privaatset IP-aadressi (nende aadressi kohalikus võrgus) kui esimest hosti ID-d. Näiteks koduvõrgus, mis kasutab 192.168.1.0 võrgu ID-d, on ruuteriks tavaliselt 192.168.1.1. Muidugi, nagu enamik asju, saate seda konfigureerida, kui soovite.

DNS-serverid

Seal on üks viimane informatsioon, mille näete seostatud seadme IP-aadressi, alamvõrgu maski ja vaikimisi lüüsi aadressiga: ühe või kahe vaikimisi domeeninime (DNS) serverite aadressid. Meie inimesed töötavad palju paremini nimede kui numbriliste aadressidega. Veebisaidi www.howtogeek.com sisestamine brauseri aadressiribale on palju lihtsam kui meie saidi IP-aadressi meeldejätmine ja sisestamine.

DNS töötab nagu telefoniraamatus, vaadates inimeselt loetavaid asju nagu veebisaitide nimesid ja muutes need IP-aadressidesse. DNS seda teeb, salvestades kogu selle teabe lingitud DNS-serverite süsteemile kogu internetis. Teie seadmed peavad teadma DNS-serverite aadresse, kuhu oma päringud saata.

Tüüpilise väikese või koduvõrgu puhul on DNS-serveri IP-aadressid sageli samad, mis vaikimisi lüüsi aadress. Seadmed saadavad oma ruuterile oma DNS-päringu, mis seejärel edastab päringu mis tahes DNS-serveritele, mida ruuter on konfigureeritud kasutama. Vaikimisi on need tavaliselt DNS-serverid, mida teie ISP pakub, kuid kui soovite, võite neid muuta erinevate DNS-serverite kasutamiseks. Mõnikord võib teil olla parem edu kolmandate osapoolte, näiteks Google'i või OpenDNSi poolt pakutavate DNS-serverite abil.

Mis vahe on IPv4 ja IPv6 vahel?

Võimalik, et olete seadete sirvimisel märganud ka teist tüüpi IP-aadressi, mida nimetatakse IPv6-aadressiks. Selliste IP-aadresside tüübid, millest me seni räägime, on IP-versiooni 4 (IPv4) poolt kasutatavad aadressid, mis on välja töötatud 70. aastate lõpus. Nad kasutavad 32 binaarset bitti, millest me rääkisime (neli oktetti), et pakkuda kokku 4,29 miljardit võimalikke unikaalseid aadresse. Kuigi see tundub palju, olid kõik avalikult kättesaadavad aadressid ettevõtetele juba ammu ette nähtud. Paljud neist pole kasutusel, kuid need on üldkasutuseks määratud ja nende jaoks kättesaamatud.
Võimalik, et olete seadete sirvimisel märganud ka teist tüüpi IP-aadressi, mida nimetatakse IPv6-aadressiks. Selliste IP-aadresside tüübid, millest me seni räägime, on IP-versiooni 4 (IPv4) poolt kasutatavad aadressid, mis on välja töötatud 70. aastate lõpus. Nad kasutavad 32 binaarset bitti, millest me rääkisime (neli oktetti), et pakkuda kokku 4,29 miljardit võimalikke unikaalseid aadresse. Kuigi see tundub palju, olid kõik avalikult kättesaadavad aadressid ettevõtetele juba ammu ette nähtud. Paljud neist pole kasutusel, kuid need on üldkasutuseks määratud ja nende jaoks kättesaamatud.

90-ndate keskel, muretsesid IP-aadresside võimaliku puuduse pärast, töötas internetitehnoloogia töörühm (IETF) välja IPv6. IPv6 kasutab IPv4 32-bitise aadressi asemel 128-bitilist aadressi, mistõttu unikaalsete aadresside koguarv mõõdetakse mitmesugustes arvutites, mis on piisavalt suured, et tõenäoliselt ei õnnestu.

Erinevalt IPv4-s kasutatud punktirjeldatud kümnendmärgist, on IPv6-aadressid väljendatud kaheksa numbrirühmaga, mis on jagatud käärsoolega. Igal grupil on neli kuueteistkümnendat numbrit, mis kujutab endast 16 kahekohalist numbrit (seega nimetatakse seda hekstetaks). Tüüpiline IPv6 aadress võib tunduda selline:

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

Asi on see, IPv4 aadresside puudus, mis põhjustas kogu probleemi, on suuresti leevendunud ruuterite taga olevate privaatsete IP-aadresside suurema kasutuse tõttu. Üha enam inimesi loonud oma isiklikud võrgud, kasutades privaatseid IP-aadresse, mis ei ole avalikult avatud.

Niisiis, kuigi IPv6 on ikka veel peamine mängija ja see üleminek ikkagi juhtub, ei juhtunud seda kunagi ennustatavana - vähemalt mitte veel. Kui soovite rohkem teada saada, vaadake seda IPv6 ajalugu ja ajalugu.

Kuidas saab seadme IP-aadressi saada?

Nüüd, kui saate teada, kuidas IP-aadressid töötavad, räägime sellest, kuidas seadmed saavad oma IP-aadressid esiteks. IP-ülesanded on tõesti kaks tüüpi: dünaamiline ja staatiline.
Nüüd, kui saate teada, kuidas IP-aadressid töötavad, räägime sellest, kuidas seadmed saavad oma IP-aadressid esiteks. IP-ülesanded on tõesti kaks tüüpi: dünaamiline ja staatiline.

Dünaamiline IP-aadress määratakse automaatselt, kui seade võrku ühendub. Enamik tänapäevastest võrkudest (sh teie koduvõrk) kasutavad seda toimingu tegemiseks nn dünaamilise serveri konfiguratsiooniprotokolli (DHCP). DHCP on teie ruuterisse sisse ehitatud. Kui seade võrku ühendub, saadab ta välja IP-aadressi taotleva leviedastuse. DHCP katkestab selle kirja ja seejärel määrab selle seadme IP-aadressi olemasolevate IP-aadresside kogumilt.

Sellel eesmärgil kasutatakse teatud privaatset IP-aadressi, mida ruuterid kasutavad. Millist kasutust sõltub sellest, kes tegi teie ruuteri või kuidas olete ise ise oma asju teinud. Need privaatsete IP-vahemike hulka kuuluvad:

  • 10.0.0.0 – 10.255.255.255: Kui olete Comcast / Xfinity'i klient, määrab teie Interneti-teenuse pakkuja antud ruuter sellel vahemikus aadressid. Mõned teised Interneti-teenuse pakkujad kasutavad ka neid aadresse oma ruuterites, nagu Apple oma AirPort-marsruuteritel.
  • 192.168.0.0 – 192.168.255.255: Enamik kommertsmarsruuterit on seadistatud IP-aadresside määramiseks selles vahemikus. Näiteks kasutavad enamik Linksysi ruuterit 192.168.1.0 võrku, samal ajal kui D-Link ja Netgear kasutavad mõlemat 198.168.0.0 valikut
  • 172.16.0.0 – 172.16.255.255: Vahemikku kasutavad vaikimisi kõik kommertstarnijad.
  • 169.254.0.0 – 169.254.255.255: See on spetsiaalne vahemik, mida kasutatakse protokolli nimega Automatic Private IP Addressing. Kui teie arvuti (või muu seade) on seadistatud oma IP-aadressi automaatseks hankimiseks, kuid ei suuda leida DHCP-serverit, siis määrab see sellel vahemikus ise aadressi. Kui näete üht neist aadressidest, siis ütleb see teile, et teie seade ei jõudnud DHCP-serverini, kui IP-aadressi hankimiseks oli aeg, ja teil võib olla võrguprobleem või probleem ruuteriga.

Dünaamiliste aadresside asi on see, et mõnikord võivad need muutuda. DHCP-serverid rendivad seadmetele IP-aadressid ja kui need rendid on üles tõusnud, peavad seadmed uuendama renti. Mõnikord saavad seadmed mõnest teisest IP-aadressist aadressiribast, mida server saab määrata.

Enamasti pole see suur asi ja kõik "lihtsalt töötab". Vahel aga võite soovida anda seadmele IP-aadressi, mis ei muutu. Näiteks võib-olla teil on seade, millele peaksite käsitsi juurde pääsema, ja teil on lihtsam meelde jätta IP-aadress kui nimi. Või võib-olla teil on teatud rakendused, mis saavad oma IP-aadressi kasutades ühenduda ainult võrguseadmetega.

Nendel juhtudel saate neile seadmetele määrata staatilise IP-aadressi. Selleks on paar võimalust. Saate käsitsi konfigureerida seadet staatilise IP-aadressiga ise, kuigi see võib mõnikord olla naljakas. Teine, elegantsem lahendus on konfigureerida ruuterit teatud IP-aadressidele staatiliste IP-aadresside määramiseks, mida DHCP-server peaks tavaliselt dünaamiliselt looma. Sel moel ei muutu IP-aadress kunagi, kuid te ei katkesta DHCP-protsessi, mis kõik sujuvalt toimib.

Soovitan: