IP-адрес — что это и зачем он нужен простыми словами

Автор: Интернет Хостинг Центр

04 октября 2022

IP-адрес — это уникальная последовательность чисел, которая присваивается устройству при подключении к сети, построенной на стеке TCP/IP-протоколов. Она выглядит как строка из четырех чисел, каждое из которых отделено от предыдущего точкой: например, 192.205.63.42. Такое обозначение служит для идентификации сетевых участников и организации связи между ними. Простыми словами, IP-адрес (IP address) — это определенный числовой ряд, который закрепляется за конкретным устройством в интернете или локальной сети (ЛС), чтобы другие такие же устройства могли его обнаружить и опознать. В статье мы расскажем, для чего это нужно, как работает, что входит в состав цифрового адреса и каким он бывает.

Зачем нужны IP-адреса

IP-адреса нужны для того, чтобы машины понимали, куда физически направлять информацию. Объясним. К интернету подключены миллиарды устройств, распределенных по всему миру: компьютеры, смартфоны, планшеты, серверы, роутеры, всевозможные смарт-приборы и аксессуары. Физическая связь между ними обеспечивается благодаря проводам и электромагнитному излучению (как в Wi-Fi и Bluetooth, к примеру), однако без логической связи любая сеть рано или поздно превратится в запутанный клубок — тем более такая огромная, как интернет. Чтобы избежать подобного беспорядка, была придумана технология IP-адресации (IP addressing).

IP (ай пи) — это интернет-протокол (Internet Protocol), т. е. набор определенных правил, по которым осуществляется передача данных. Для его реализации необходимо, чтобы каждое устройство внутри сети обладало уникальным адресом. В этом смысле задача IP-адресов совпадает с задачами адресации в обычной жизни: так же, как адрес вашей квартиры включает номер дома, название улицы, города и страны, IP-адрес указывает на места расположения сетевых узлов, по которым можно «добраться» до нужного устройства. Благодаря этой информации компьютер (или другая машина) знает, куда нужно отправить запрос, чтобы он достиг адресата — например, сервера, на котором хранится сайт. Словом, IP-адрес служит числовым описанием местонахождения конкретного устройства.

Как работают IP-адреса

Как мы уже сказали, айпи-адреса внутри сети уникальны. На локальном уровне уникальность соблюсти довольно просто: присваиваешь устройствам любые номера, главное, чтобы они отличались между собой. Но в условиях глобальной сети уследить за распределением IP-адресов гораздо сложнее. Для этого существует целая «Корпорация по присвоению имен и номеров в интернете» (ICANN). Организация является международной и некоммерческой, ее основали в США еще в 1998-м году. Именно там, в «Администрации адресного пространства интернета» (IANA) — подразделении ICANN — ведут математический расчет айпишников и отвечают за их выдачу региональным интернет-регистраторам (RIR). Их всего пять в мире. Они, в свою очередь, распределяют адреса уже по местным интернет-провайдерам, услугами которых мы все с вами пользуемся. Провайдер может оперировать только адресами из выделенного ему пула. Мы поговорим об этом подробнее, когда будем рассматривать типологию «айпи».

Таким образом, структура подключения к интернету схематично выглядит как «пользователь — ЛС интернет-провайдера — интернет». Обычно использование айпи-адресов при этом происходит незаметно. Разберем стандартный процесс.

Сначала компьютер (или смартфон) подключается к маршрутизатору в вашей квартире. Тот является частью локальной сети провайдера, поэтому, чтобы не было путаницы, новому устройству (компьютеру) автоматически присваивается IP-адрес из числа тех, что доступны оператору. Теперь ПК тоже подключен к ЛС и может ее использовать.

Далее любые запросы, которые он посылает в глобальную сеть, сначала проходят через «локалку». Затем по цепочке сетевых узлов они доходят до конечного адресата (тоже с использованием его айпишника). Чтобы он мог принять и обработать эти данные, они должны пересылаться по правилам интернет-протокола. Адресат отправляет запрашиваемую информацию в обратном направлении, провайдер ее получает и отдает вашему устройству, используя присвоенный ему ранее IP-адрес.

По факту, обращение к внешней сети происходит от имени локального узла, также обладающего собственным айпи, а айпи вашего компьютера используется только для внутренней адресации. По этой причине домашний адрес не закрепляется за компьютером навсегда. Он может измениться, допустим, если вы перезагрузите модем, а также обязательно сменится при подключении к другой сети. Например, в отеле, кафе или офисе. С этой точки зрения IP-адрес похож на номер телефона: тот тоже, как правило, меняется при переходе на другого оператора связи и лишь примерно указывает на геолокацию абонента (через код страны).

Структура IP-адреса

Выше мы говорили, что запись айпи-адреса имеет формат «0.0.0.0». Каждое из четырех чисел должно иметь значение от 0 до 255, т. е. «255.255.255.255» — это максимальная возможная последовательность. Помимо десятичной системы счисления, для записи айпи может использоваться двоичная. В таком случае границы значений составляют от 00000000 до 11111111.

Логически такой IP-адрес всегда делится на две составляющие: адрес подсети и адрес конкретного хоста внутри нее. Чтобы определить, какие биты указывают на сеть, а какие — на узел, применяют маску подсети. Это числовая строка того же формата, что и IP-адрес, которая всегда видна рядом с ним в сетевом интерфейсе. Октеты маски сопоставляют с октетами айпишника и по их значениям понимают, что к чему относится.

Приведем пример. Стандартная маска для домашней сети имеет вид 255. 255.255.0, где первые три октета (или 24 бита) — это сеть, а последний (8 бит) — соответственно, хост. Наложив эту маску на айпи-адрес 193.231.15.7, мы увидим, что он является узлом номер 7 в подсети 193.231.15.0.

Однако данная структура справедлива только для четвертой версии интернет-протокола (IPv4), запущенной в 1983 году. Она до сих пор остается самой популярной и связывает между собой большую часть интернета, однако свободные адреса в ней давно закончились. Сейчас зарегистрировать IPv4-адрес можно лишь в том случае, если кто-то «вернет» его регистратору. Об этом проблеме задумались заранее, поэтому в 1996 разработали шестую версию — IPv6.

IPv6-адрес представляет собой строку из восьми чисел, записанных в шестнадцатеричном формате и разделенных двоеточиями: например, 105b:2345:0000:ac78:9d7e:f143:9821:1111. Каждое такое число называется хекстетом и весит 16 бит, что в общей сумме дает 128-битовый адрес. Вариаций айпи здесь гораздо больше. Для сравнения, четвертый стандарт допускает примерно 4,2 миллиарда вариантов, а шестой — 79,2 квадриллиарда. Это около 300 млн адресов на каждого человека в мире.

На данный момент в интернете функционируют обе IPv, но в будущем сеть будет вынуждена «переехать» на шестую версию, чтобы адресов хватило всем.

Типы IP-адресов

Всего существует три категории айпи-адресов, каждая из которых включает в себя еще по два вида. Разберем их подробнее.

Первая классификация основывается на сетевом расположении адреса. Это так называемые «клиентские» айпи. Они бывают:

1. Публичными (внешними, белыми, глобальными). Такой IP-адрес предназначен для получения доступа в интернет. Как правило, он присваивается узлу, соединяющему провайдерскую сеть с глобальной. Это именно тот айпишник, который делает запрос в публичную сеть. Он одинаков для всех подключенных к ЛС устройств и виден всем желающим даже вне ее пределов.
2. Частными (внутренними, серыми, локальными). Эти айпи распределяются администратором между участниками ЛС. Они уникальны и привязываются отдельно к каждой машине (роутеру, ноутбуку, смартфону), но используются только в пределах самой сети, поэтому увидеть их извне нельзя.

Во второй категории айпи-адреса делятся по типу присвоения:

1. Статическое назначение подразумевает, что IP-адрес будет привязан к устройству с условием неизменяемости. Он фиксируется и не меняется даже при переподключении к сети. Такие айпишники назначают серверам и важным сетевым узлам, которые всегда должны быть доступны по одному адресу.
2. Динамическое назначение используется в основном интернет-провайдерами. То, о чем мы говорили ранее: оператор использует выделенный ему пул адресов для их присвоения клиентам. Динамические айпи «мигрируют» от устройства к устройству.

Третья классификация характерна для сферы веб-хостинга. В зависимости от того, проекты скольких клиентов размещены на одном IP-адресе, выделяют общие и выделенные айпи. На первых расположено сразу множество сайтов от разных разработчиков, что накладывает определенные ограничения. Вторые же (как правило, платные) предоставляются в пользование одному клиенту.

Заключение

IP-адресация представляет собой удобную и относительно простую систему идентификации, без которой было бы невозможно существование интернета. Цифровые идентификаторы нужны для эффективной организации связи между всеми устройствами в глобальной сети. Они позволяют машинам узнавать, в каком направлении отправить информацию, чтобы адресат ее получил. Текущий стандарт интернет-протокола постепенно устаревает и в обозримом будущем сменится на другой, но его задачи при этом останутся прежними.

В статье мы подробно разобрали понятие «IP-адрес» — что это простыми словами, для чего существует и как функционирует.

Структура IP-адреса: как узнать номер сети и номер узла?

Привет, посетитель сайта ZametkiNaPolyah.ru! Продолжаем изучать основы работы компьютерных сетей, в этой теме я предлагаю разобраться со структурой IP-адреса и откуда вообще берутся какие-то номера сети и номера узлов, ведь IP-адрес с виду цельная и неделимая сущность. Также в этой записи мы коротко поговорим о маске подсети и зачем она нужна, увидим, что когда-то было всё плохо и сети были классовыми, а сейчас всё стало хорошо благодаря CIDR и VLSM и сети стали бесклассовые и в завершении посмотрим на формы записи IP-адресов в протоколе IPv4.

Если тема компьютерных сетей вам интересна, то можете ознакомиться с другими записями курса.

Оглавление первой части: «Основы взаимодействия в компьютерных сетях».

Оглавление четвертой части: «Сетевой уровень: протокол IP и его версия IPv4».

4.2.1 Введение

Содержание статьи:

• 4.2.1 Введение
• 4.2.2 Структура IP-адреса и маска подсети
• 4.2.3 Классовые сети
• 4.2.4 Бесклассовые сети (CIDR) и маска подсети переменной длины (VLSM)
• 4.2.5 Форма записи IP-адреса и сокращения
• 4.2.6 Выводы

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.

4.2.2 Структура IP-адреса и маска подсети

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.

4.2.3 Классовые сети

Классовые сети были единственным способом разделить пространство IP-адресов между всеми желающими до 1993 года, то есть с 1981 по 1993 год, в 1993 году появился механизмы VLSM и CIDR, которые сделали процесс деления более гибким, из этого можно сделать вывод, что в начале девяностых уже появились первые проблемы с нехваткой IP-адресов в протоколе IPv4.

Классовая адресация, как ясно из названия, делит всё пространство IP-адресов на классы, всего этих классов пять: A, B, C, D, E. Как понять к какому классу принадлежит IP-адрес? Да очень просто! Посмотреть на его первые биты. Приведу небольшой список, чтобы было понятно, к какому классу какой IP-адрес относится:

• сети класса А определяются значением первого бита, если первый бит IP-адреса нулевой, то это означает, что он относится к сети класса А, во всех остальных случаях – это другой класс;
• сети класса B определяются по значениям первых двух бит IP-адреса, IP-адрес относится к сети класса B в том случае, если первый бит имеет значение 1, а второй 0;
• IP-адрес будет принадлежать к сети класса C, если первый бит адреса будет равен 1, второй бит тоже 1, а третий будет 0;
• сети класса D определяются по первым четырем битам IP-адреса, при этом первый бит 1, второй бит 1, третий бит 1, а четвертый 0, стоит добавить, что сети класса D использовались для многоадресной рассылки или иначе multicast;
• и наконец сети класса E были зарезервированы и их нельзя было использовать простым смертным, определялись они первыми четырьмя битами, каждый из которых должен был иметь значение 1.

Для ясности давайте посмотрим на примере IP-адресов для каждого класса:

1. Сеть класса А. IP-адрес в десятичном виде: 10.10.0.1. IP-адрес в двоичном виде: 00001010 00001010 00000000 00000001. Обратите внимание на то, что первый бит равен нулю, он как раз и определяет, что данный IP-адрес принадлежит к сети класса A.
2. Сеть класса B. IP-адрес в десятичном виде: 130.25.25.12. IP-адрес в двоичном виде: 1000 0010 00011001 00011001 000011000. Принадлежность к данному классу определяют первых два бита: 10.
3. Сеть класса C. IP-адрес в десятичном виде: 192.168.1.0. IP-адрес в двоичном виде: 11000000 10101000 00000001 00000000. Значение первых трех бит определяют принадлежность этого адреса к классу C.
4. Сеть класса D. IP-адрес в десятичном виде: 224.0.0.6. IP-адрес в двоичном виде: 11100000 00000000 00000000 00000110. Значение первых четырех бит выделены жирным.
5. Сеть класса E. IP-адрес в десятичном виде: 240.10.10.10. IP-адрес в двоичном виде: 11110000 00001010 00001010 00001010.

С классами сетей всё ясно и понятно, остается нераскрытым вопрос: как понять из какой подсети тот или иной IP-адрес, но об этом мы поговорим в теме про классовые сети, сейчас же только отмечу, что принадлежность IP-адреса к той или иной подсети определяется значением некоторых бит в самом IP-адресе и фиксированной маской, которая в любом случае будет сопровождать этот адрес.

4.2.4 Бесклассовые сети (CIDR) и маска подсети переменной длины (VLSM)

Бесклассовая адресация или CIDR – это механизм разделения сети на подсети в современных сетях передачи данных, этот механизм позволил существенно экономить адреса и не тратить лишнего. CIDR тесно связан с понятием VLSM (variable length subnet mask) или маска подсети переменной длинны, можно просто маска подсети или маска, на данный момент вас поймут верно. Становится понятно, что здесь уже нет жестких рамок классов, поскольку и самих классов нет. Теперь для того чтобы понять к какой подсети относится IP-адрес, самого IP-адреса недостаточно, нужна еще и маска подсети, которая, следует сказать, не передается по сети, она указывается только на конечных узлах и маршрутизаторах (а, например, L2 коммутаторы и хабы вообще ничего не знают про IP-адреса, первые работают на канальном уровне, а вторые реализуют механизмы физического уровня модели OSI 7, про разницу между хабами, коммутаторами и роутерами читайте здесь), и для нее нет отдельного поля в IP-пакете.

Как выглядит маска подсети? Да на самом деле, как IP-адрес, вот несколько примеров маски: 255.255.255.0, 255.255.254.0, 255.248.0.0. Заметили, здесь общего? Ну, кроме того, что во всех примерах первый октет 255. Общая составляющая будет заметна, если написать все эти маски в двоичном виде:

• 255.255.255.0: 11111111 11111111 11111111 00000000;
• 255.255.254.0: 11111111 11111111 11111110 00000000;
• 255.248.0.0: 11111111 11111000 00000000 00000000.

Обратите внимание: у каждой маски вначале идут только единицы, затем идут только нули, чередоваться нули и единицы в маске подсети не могут. Например, не может быть вот такой маски: 255.254.255.0 или в двоичной системе: 11111111 11111110 11111111 00000000. И это очень важно, поскольку именно на границе нулей и единиц маски подсети находится граница между номером сети и номером узла в IP-адресе.

На примере будет все немного яснее, давайте возьмем следующий IP-адрес и маску: 192.168.1.25/24, иначе это можно было бы записать так: 192.168.1.25 с маской 255.255.255.0, число 24 означает количество единиц в маске. Если вам просто дать этот IP-адрес без маски, то вы не сможете сказать: какие биты этого IP-адреса отданы под номер сети, а какие под номер узла, с маской же все становится понятно. Чтобы понять где здесь номер сети, а где номер узла, нужно перевести и маску, и IP-адрес в двоичную систему счисления. Давайте сделаем всё это в виде таблицы.

Рисунок 4.2.2 Переводим IP-адрес и маску подсети в двоичный вид

Сразу отметим, что те биты IP-адреса, напротив которых в маске подсети стоят единицы, будут относиться к номеру сети, а те биты адреса, напротив которых у маски нули, относятся к номеру хоста. Чтобы узнать номер узла и номер сети нужно выполнить операцию «логическое И» между соответствующими битами IP-адреса и маски. Операция «логическое И» в двоичной системе счисления эквивалентна операции умножения в десятичной: 1×1=1, 1×0=0, 0×0=0. Вы уже понимаете, что номер сети в IP-адресе при использовании CIDR и VLSM определяется маской, а именно единичными битами маски, то есть для нашего случая номер сети это: 192.168.1.0, а под номера узлов у нас остается диапазон с 192.168.1.1 по 192.168.1.254, заметьте, что есть еще 192.168.1.255 — это широковещательный IP-адрес для данной сети и его нельзя назначить узлу или интерфейсу маршрутизатора.

Мы рассмотрели простой пример использования маски подсети, в данном случае граница между номером сети и номером узла в IP-адресе проходит по границе предпоследнего октета, но не всегда бывает так, например, маска 255.248.0.0 проводит границу между номером сети и номером узла посередине октета, но о таких случаях мы поговорим в отдельной теме, посвященной бесклассовой адресации (CIDR) и механизму маски подсети (VLSM).

4.2.5 Форма записи IP-адреса и сокращения

Теперь вас стоит немного удивить и сказать, что ни один официальный документ, посвященный IP протоколу, не говорит нам о том, как правильно записывать IP-адрес в документах, на бумаге или в конфигурациях того или иного устройства. На самом деле IP-адрес — это число, которое можно записать в любой системе счисления, хоть в восьмеричной.

Форма записи октетов, разделенных точками, просто удобна для человека: 127.0.0.1. Но для машины IP-адрес число, которое может находиться в диапазоне от 00000000 00000000 00000000 00000000 до 11111111 11111111 11111111 11111111 или в десятичной системе счисления: от 0 до 4 294 967 295. И вы понимаете, что IP-адрес 127.0.0.1 — это не число 127001, это вот такое число 01111111 00000000 00000000 00000001 или в десятичной системе: 2 130 706 433. Более того, если вы запустите командую строку или эмулятор терминала в своей операционной системе, то сможете пропинговать IP-адрес 127.0. 0.1, используя число выше, если не верите, то смотрите листинг ниже.

Microsoft Windows [Version 10.0.17134.228]
(c) Корпорация Майкрософт (Microsoft Corporation), 2018. Все права защищены.

C:\Users\Dell>ping 2130706433

Обмен пакетами с 127.0.0.1 по с 32 байтами данных:
Ответ от 127.0.0.1: число байт=32 время<1мс TTL=128
Ответ от 127.0.0.1: число байт=32 время<1мс TTL=128
Ответ от 127.0.0.1: число байт=32 время<1мс TTL=128
Ответ от 127.0.0.1: число байт=32 время<1мс TTL=128

Статистика Ping для 127.0.0.1:
Пакетов: отправлено = 4, получено = 4, потеряно = 0
(0% потерь)
Приблизительное время приема-передачи в мс:
Минимальное = 0мсек, Максимальное = 0 мсек, Среднее = 0 мсек

C:\Users\Dell>

Эстетами или проще говоря тем, кому хочется понтанутся, было придумано еще два способа записи IP-адресов в десятичном виде, эти способы идут к нам из стека BSD и функции inet_aton (). Первый способ записи выглядит так: 8bit.24bit. Вот так будет выглядеть IP-адрес в 127. 0.0.1: 127.1, в двоичном виде он будет выглядеть так: 01111111.000000000000000000000001. То есть под первое число выделено 8 бит, а под второе 24.  Windows вполне себе понимает такую форму записи.

C:\Users\Dell>ping 127.1

Обмен пакетами с 127.0.0.1 по с 32 байтами данных:
Ответ от 127.0.0.1: число байт=32 время<1мс TTL=128
Ответ от 127.0.0.1: число байт=32 время<1мс TTL=128
Ответ от 127.0.0.1: число байт=32 время<1мс TTL=128
Ответ от 127.0.0.1: число байт=32 время<1мс TTL=128

Статистика Ping для 127.0.0.1:
Пакетов: отправлено = 4, получено = 4, потеряно = 0
(0% потерь)
Приблизительное время приема-передачи в мс:
Минимальное = 0мсек, Максимальное = 0 мсек, Среднее = 0 мсек

Чтобы было понятнее, приведу еще один пример: 127.267894, чтобы понять, что это за IP, вам нужно будет перевести его в двоичный вид, разбить на октеты и восстановить его в том виде, к которому мы привыкли или просто попробовать пропинговать адрес:

C:\Users\Dell>ping 127.267894

Обмен пакетами с 127.4.22.118 по с 32 байтами данных:
Ответ от 127.4.22.118: число байт=32 время<1мс TTL=128
Ответ от 127.4.22.118: число байт=32 время<1мс TTL=128
Ответ от 127. 4.22.118: число байт=32 время<1мс TTL=128
Ответ от 127.4.22.118: число байт=32 время<1мс TTL=128

Статистика Ping для 127.4.22.118:
Пакетов: отправлено = 4, получено = 4, потеряно = 0
(0% потерь)
Приблизительное время приема-передачи в мс:
Минимальное = 0мсек, Максимальное = 0 мсек, Среднее = 0 мсек

Вторая сокращенная форма записи IP-адреса выглядит так: 8bit. 8bit.16bit. Адрес 127.0.0.1 в этой форме можно записать так: 127.0.1. Винда понимает и эту форму:

C:\Users\Dell>ping 127.0.1

Обмен пакетами с 127.0.0.1 по с 32 байтами данных:
Ответ от 127.0.0.1: число байт=32 время<1мс TTL=128
Ответ от 127.0.0.1: число байт=32 время<1мс TTL=128
Ответ от 127.0.0.1: число байт=32 время<1мс TTL=128
Ответ от 127.0.0.1: число байт=32 время<1мс TTL=128

Статистика Ping для 127.0.0.1:
Пакетов: отправлено = 4, получено = 4, потеряно = 0
(0% потерь)
Приблизительное время приема-передачи в мс:
Минимальное = 0мсек, Максимальное = 0 мсек, Среднее = 0 мсек

Для примера давайте пропингуем адрес 127.99.259, чтобы посмотреть как происходит преобразование:

C:\Users\Dell>ping 127.99.259

Обмен пакетами с 127.99.1.3 по с 32 байтами данных:
Ответ от 127.99.1.3: число байт=32 время<1мс TTL=128
Ответ от 127.99.1.3: число байт=32 время<1мс TTL=128
Ответ от 127.99.1.3: число байт=32 время<1мс TTL=128
Ответ от 127.99.1.3: число байт=32 время<1мс TTL=128

Статистика Ping для 127.99.1.3:
Пакетов: отправлено = 4, получено = 4, потеряно = 0
(0% потерь)
Приблизительное время приема-передачи в мс:
Минимальное = 0мсек, Максимальное = 0 мсек, Среднее = 0 мсек

Нормальный человек никогда не будет вам рекомендовать использовать для записи IP-адреса обычные числа или формы 8bit.24bit, 8bit.8bit.16bit. Дело в том, что эти формы записи IP-адресов настолько непривычны, что не всем удобно и понятно с ними работать, вас могут просто банально не понять, если вместо IP-адреса вы напишите огромное число или сокращенную форму записи. Второй момент заключается в том, что не всё оборудование и не каждая программа сможет работать с такими формами записи IP-адресов, нет никакой гарантии того, что разработчик софта вообще знал о том, что такие формы допустимы в протоколе IP.

4.2.6 Выводы

Итак, какие выводы можно сделать по IP-адресам в протоколе IPv4 и их структуре? IP-адрес состоит из двух частей: номера сети и номера узла. Для отделения мух от котлет у нас есть два механизма: классовая адресация, которая уже не используется из-за неэкономного расходования ограниченного ресурса IP-адресов, а также механизмы VLSM и CIDR, которые позволяют очень гибко делить сети на подсети. Оба этих механизма мы рассмотрим более подробно, сейчас же был просто поверхностный взгляд.

Также стоит сказать, что IP-адреса узлам назначаются администратором вручную или при помощи DHCP-сервера, который настраивает администратор. Если же у вас сеть разделена на подсети, то у каждой подсети должен быть уникальный номер, а еще внутри подсети каждый узел должен иметь уникальный номер.

Нужно сказать еще и о том, что очень часто вместе с IP-адресом узла, нам нужно будет использовать IP-адрес шлюза и маску сети, обе эти настройки никак не передаются по сети, поскольку для них нет поля в заголовке IP-пакета. В заголовке есть только IP-адрес источника и IP-адрес назначения, этой информации хватает маршрутизатору для того, чтобы выбрать направление, по которому будет направлен пакет.

Формат IP-адреса и таблица

следующий → ← предыдущая IP-адрес — это сокращенная форма «Адрес интернет-протокола». Это уникальный номер, присваиваемый каждому устройству, подключенному к сети Интернет, например телефону Android, ноутбуку, Mac и т. д. IP-адрес представлен целым числом, разделенным точкой (.), например, 192.167.12.46. Типы IP-адресов IP-адрес подразделяется на два разных типа в зависимости от количества содержащихся в нем IP-адресов. Это: IPv4 (интернет-протокол версии 4) IPv6 (интернет-протокол версии 6) Что такое IPv4? IPv4 — это версия 4 IP. Это текущая версия и наиболее часто используемый IP-адрес. Это 32-битный адрес, записанный четырьмя числами, разделенными точкой (.), т. е. точками. Этот адрес уникален для каждого устройства. Например, 66.94.29.13 Что такое IPv6? IPv4 выдаёт 4 миллиарда адресов, и разработчики думают, что этих адресов достаточно, но ошиблись. IPv6 — это следующее поколение IP-адресов. Основное различие между IPv4 и IPv6 заключается в размере IP-адресов. IPv4 — это 32-битный адрес, а IPv6 — 128-битный шестнадцатеричный адрес. IPv6 предоставляет большое адресное пространство и содержит простой заголовок по сравнению с IPv4. Чтобы узнать больше о разнице между IPv4 и IPv6, ознакомьтесь с нашей статьей ipv4 и ipv6. Формат IP-адреса Первоначально IP-адреса были разделены на пять различных категорий, называемых классами . Эти разделенные классы IP: класс A, класс B, класс C, класс D и класс E. Из них классы A, B и C являются наиболее важными. Каждый класс адресов определяет разное количество битов для своего префикса сети (сетевого адреса) и номера хоста (адреса хоста) . Биты начального адреса определяют, к какому классу принадлежит адрес. Сетевой адрес: Сетевой адрес указывает уникальный номер, присвоенный вашей сети. На приведенном выше рисунке сетевой адрес занимает два байта IP-адреса. Адрес хоста: Адрес хоста — это определенный номер адреса, присвоенный каждому хост-компьютеру. С помощью адреса хоста каждая машина идентифицируется в вашей сети. Сетевой адрес будет одинаковым для каждого хоста в сети, но они должны различаться по адресу хоста. Формат адреса IPv4 Формат адреса IPv4 представлен в виде 4 октетов (32 бита), которые делятся на три разных класса, а именно класс A, класс B и класс C. На приведенной выше диаграмме показан формат адреса IPv4. IPv4 — это 32-битный десятичный адрес. Он содержит четыре октета или поля, разделенные «точкой», и каждое поле имеет размер 8 бит. Число, которое содержит каждое поле, должно находиться в диапазоне от 0 до 255. Класс А Адрес класса A использует только первый октет (байт) более высокого порядка для идентификации префикса сети, а оставшиеся три октета (байта) используются для определения адресов отдельных узлов. Адрес класса A находится в диапазоне от 0.0.0.0 до 127.255.255.255. Первый бит первого октета всегда равен 0 (ноль), следующие 7 бит определяют сетевой адрес, а оставшиеся 24 бита определяют адрес хоста. Таким образом, первый октет находится в диапазоне от 0 до 127 (от 00000000 до 01111111). Класс Б Адреса класса B используют первые два октета (два байта) для идентификации сетевого префикса, а оставшиеся два октета (два байта) определяют адреса узлов. Адреса класса B находятся в диапазоне от 128.0.0.0 до 191.255.255.255. Первые два бита первого старшего октета всегда равны 10 (единичный и нулевой биты), следующие 14 бит определяют сетевой адрес, а оставшиеся 16 бит определяют адрес хоста. Таким образом, первый октет находится в диапазоне от 128 до 191 (от 10000000 до 10111111). Класс С Адреса класса C используют первые три октета (три байта) для идентификации префикса сети, а оставшийся последний октет (один байт) определяет адрес хоста. Адрес класса C находится в диапазоне от 192.0.0.0 до 223.255.255.255. Первые три бита первого октета всегда равны 110, следующие 21 бит определяют сетевой адрес, а оставшиеся 8 бит определяют адрес хоста. Его первый октет находится в диапазоне от 192 до 223 (от 11000000 до 11011111). Класс D Класс D IP-адрес зарезервирован для групповых адресов. Его первые четыре бита первого октета всегда установлены на 1110, а остальные биты определяют адрес хоста в любом IP-адресе. Первые старшие биты октета всегда равны 1110, а остальные биты определяют адрес хоста. Адрес класса D находится в диапазоне от 224.0.0.0 до 239.255.255.255. При многоадресной рассылке данные не назначаются какой-либо конкретной хост-машине, поэтому не требуется находить адрес хоста по IP-адресу, а также в классе D отсутствует маска подсети. Класс Е IP-адрес класса E зарезервирован для экспериментальных целей и использования в будущем. В нем нет маски подсети. Первые старшие биты октета всегда равны 1111, а следующие оставшиеся биты определяют адрес хоста. Адрес класса E находится в диапазоне от 240.0.0.0 до 255.255.255.255. В каждом классе IP-адресов все биты номера хоста задаются степенью двойки, которая указывает общее количество адресов хостов, которые могут быть созданы для определенного сетевого адреса. Адрес класса A может содержать не более 2 24 (16 777 216) номера узлов. Адреса класса B содержат максимальное количество 2 16 (65, 536) номеров хостов. А класс C содержит максимальное количество 2 8 (256) номеров хостов. Адрес подсети IP-адреса, поясните на примере: Предположим, адрес класса A — 11.65.27.1, где 11 — сетевой префикс (адрес), а 65.27.1 указывает конкретный адрес узла в сети. Учтите, что сетевой администратор хочет использовать от 23 до 6 бит для идентификации подсети, а оставшиеся от 5 до 0 бит — для определения адреса хоста. Его можно представить в виде Маска подсети со всеми битами 1 от 31 до 6 и оставшимися (от 5 до 0) битами 0. Маска подсети (двоичная): 11111111 11111111 11111111 11000000 IP-адрес (двоичный): 00001011 01000001 00011011 00000001 Теперь подсеть можно рассчитать, применив операцию И (1+1=1, 1+0=0, 0+1=0, 0+0=0) между полным IP-адресом и маской подсети. Результат: 00001011 01000001 00011011 00000000 = адрес подсети 11.65.27.0 Формат IP-адреса IPv6 Все адреса IPv6 представляют собой 128-битные шестнадцатеричные адреса, записанные в 8 отдельных разделах, каждый из которых имеет 16 бит. Поскольку адреса IPv6 представлены в шестнадцатеричном формате, их разделы варьируются от 0 до FFFF. Каждый раздел отделяется двоеточием (:). Это также позволяет удалить начальные нули (0) каждой 16-битной секции. Если два или более последовательных 16-битных раздела содержат все нули (0 : 0), они могут быть сжаты с использованием двойных двоеточий (::). адресов IPv6 состоят из 8 различных разделов, каждый раздел имеет 16-битные шестнадцатеричные значения, разделенные двоеточием (:). Адреса IPv6 представлены в следующем формате: хххх : хххх : хххх : хххх : хххх : хххх : хххх : хххх Каждая группа «xxxx» содержит 16-битное шестнадцатеричное значение, а каждый «x» — 4-битное шестнадцатеричное значение. Например: FDEC: BA98: 0000: 0000: 0600: BDFF: 0004: FFFF Вы также можете удалить начальные нули (0) каждой 16-битной секции. Например, приведенный выше IPv6 можно переписать, опуская начальные нули (0), следующим образом: . FDEC : BA98 : 0 : 0 : 600 : BDFF : 4 : FFFF Вы также можете сжать последовательные разделы 16-битными нулями (0 : 0) с помощью двойных двоеточий (::). Но имейте в виду, что вы можете сделать это только один раз для каждого IP-адреса. FDEC : BA98 : : 600 : BDFF : 4 : FFFF Таблица IP-адресов На основе диапазонов IP-адреса подразделяются на пять классов адресов, которые приведены ниже. Класс Старшие биты Биты сетевого адреса Биты адреса хоста Количество сетей Количество хостов в сети Диапазон А 0 8 24 2 7 2 24 от 0.0.0.0 до 125.255.255.255 Б 10 16 16 2 14 2 16 от 128.0.0.0 до 191.255.255.255 С 110 24 8 2 21 2 8 от 192.0.0.0 до 223.255.255.255 Д 1110 Не определено и зарезервировано на будущее Не определено и зарезервировано на будущее Не определено и зарезервировано на будущее Не определено и зарезервировано на будущее 224. 0.0.0 – 239.255.255.255 Е 1111 Не определено и зарезервировано на будущее Не определено и зарезервировано на будущее Не определено и зарезервировано на будущее Не определено и зарезервировано на будущее 240.0.0.0 до 255.255.255.255 Следующая темаРазница между топологией шины и топологией кольца ← предыдущая следующий →

Общие сведения о семействе протоколов IPv4 и IPv6 | Junos OS

Адреса IPv4 представляют собой 32-битные числа, которые обычно
отображается в десятичном представлении с точками. 32-битный адрес содержит два
основные части: сетевой префикс и номер хоста.

Все узлы в одной сети используют один и тот же сетевой адрес.
Каждый хост также имеет адрес, который однозначно идентифицирует его. В зависимости
от масштаба сети и типа устройства адрес
либо глобально, либо локально уникальным. Устройства, которые видны пользователям
вне сети (например, веб-серверы) должны иметь глобальную
уникальный IP-адрес. Устройства, видимые только внутри сети, должны
имеют локально уникальные IP-адреса.

IP-адреса назначаются центральным органом нумерации, называемым
Управление по присвоению номеров в Интернете (IANA). IANA гарантирует, что
адреса глобально уникальны там, где это необходимо, и имеет большой адрес
пространство, зарезервированное для использования устройствами, невидимыми за пределами их собственных сетей.

Этот раздел содержит следующие разделы:

• Классовая адресация IPv4
• Десятичная запись IPv4 с точками
• Подсеть IPv4
• Маски подсети IPv4 переменной длины

Классовая адресация IPv4

Для обеспечения гибкости в количестве распределяемых адресов
для сетей разного размера использовались 4-октетные (32-битные) IP-адреса.
изначально разделены на три разные категории или классы: класс A,
класс B и класс C. Каждый класс адресов определяет разные
количество битов для префикса сети и номера хоста:

• Адреса класса A используют только первый байт (октет)
  чтобы указать префикс сети, оставив 3 байта для определения отдельных
  номера хоста.

• Адреса класса B используют первые 2 байта для указания
  префикс сети, оставляя 2 байта для определения адресов узлов.

• Адреса класса C используют первые 3 байта для указания
  сетевой префикс, оставляя только последний байт для идентификации хостов.

В двоичном формате, с размером x , представляющим каждый бит
в номере хоста три класса адресов могут быть представлены как
следующим образом:

 00000000 хххххххххххххххххххххххх (класс А)
00000000 00000000 хххххххххххххххх (класс B)
00000000 00000000 00000000 хххххххх (класс C) 

Поскольку каждый бит ( x ) в номере хоста может иметь
0 или 1, каждое представляет степень числа 2. Например, если только 3 бита
доступны для указания номера хоста, только следующий хост
возможны следующие числа:

 111 110 101 100 011 010 001 000 

В каждом классе IP-адресов число увеличенных битов номера узла
в степени 2 указывает, сколько номеров хостов может быть создано для
конкретный сетевой префикс. Адреса класса A имеют 2 ²⁴ (или 16 777 216) возможных номеров хостов, адреса класса B
есть 2 ¹⁶ (или 65 536) номера узлов и
адреса класса C имеют 2 ⁸ (или 256) возможных
номера хоста.

Десятичное представление IPv4 с точками

32-битные IPv4-адреса чаще всего обозначаются точками
десятичная запись, в которой каждый октет (или байт) рассматривается как отдельный
число. В пределах октета самый правый бит представляет 2 ⁰ (или 1), увеличиваясь влево до первого бита.
в октете 2 ⁷ (или 128). Следующий
IP-адреса в двоичном формате и их десятичные эквиваленты с точками:

 11010000 01100010 11000000 10101010 = 208.98.192.170
01110110 00001111 11110000 01010101 = 118.15.240.85
00110011 11001100 00111100 00111011 = 51.204.60.59
 

Подсети IPv4

Из-за физических и архитектурных ограничений размера сетей вы
часто приходится разбивать большие сети на более мелкие подсети. В течение
такая подсеть
сети, каждый
интерфейс
требуется собственный номер сети и идентифицирующая подсеть
адрес.

Примечание:

Мир IP-маршрутизации перешел на бесклассовую междоменную маршрутизацию (CIDR). как его
следует из названия, CIDR устраняет понятие классов адресов и просто передает
сетевой префикс вместе с маской. Маска указывает, какие биты в адресе
определить сеть (префикс). В этом документе обсуждается подсеть в
традиционный контекст классовых IP-адресов.

Рисунок 1
показывает сеть
состоящий из
три
подсети.

Рис. 1. Подсети в сети

На рис. 1 показаны три устройства, подключенные к
в
Альфа-подсеть
на
левый,
три
устройства, подключенные к
в
Бета
подсеть на
правая и третья подсеть с именем Гамма, которая соединяет левую и правую подсети.
по WAN-каналу. В совокупности шесть устройств и
три
подсети
являются
содержится в более крупном
сеть класса В
префикс.
В
этот пример,
организация
присваивается сетевой префикс
172.16/16 ,
который является
класс Б
адрес. Каждый
подсеть назначена
IP
адрес, попадающий в этот
класс Б
сетевой префикс.

В дополнение к обмену
класс
Б
сетевой префикс (первые два октета),
каждый
общие ресурсы подсети
в
третий октет.
Потому что мы
использование сетевой маски /24 в сочетании с адресом класса B,
в
третий октет идентифицирует подсеть. Все устройства в подсети должны иметь одну и ту же подсеть.
адрес. В этом случае альфа-подсеть имеет IP-адрес
172.16.1.0/24 ,
бета-подсеть имеет IP-адрес
172.16.2.0/24 ,
и назначена подсеть Гамма
172.16.10.10/24 .

Взяв один из
эти подсети в качестве примера,
в
Бета-адрес подсети
172.16.2.0/24
является
представлены
в
бинарный
обозначение
как:

 10101100 . 00010000 . 00000010 . xxxxxxxx 

Поскольку первые 24 бита в 32-битном адресе определяют подсеть, последние 8 бит
являются
доступный
для назначения хостам вложений в каждой подсети. Для ссылки
а
подсеть, адрес записывается как
172. 16.10.0/24
(или просто
172.16.10/24 ).
/24
указывает на
длина
подсеть
маска (иногда
написано
как
255.255.255.0 ).
Эта маска сети указывает, что первые 24 бита идентифицируют сеть и
подсети, в то время как последние 8 бит идентифицируют хосты в соответствующем
подсеть.

Маски подсети IPv4 переменной длины

Традиционно подсети делились по классам адресов. Подсети
имел 8, 16 или 24 значащих бита, что соответствует 2 ²⁴ , 2 ¹⁶ или 2 ⁸ возможных хостов. В результате вся подсеть /16
нужно было выделить для сети, для которой требовалось всего 400 адресов,
тратить 65 136 (2 ¹⁶ – 400 = 65 136)
адреса.

Для более эффективного распределения адресного пространства переменная длина
были введены маски подсети (VLSM).

This entry was posted in Популярное