Hogyan működik az IP-cím?

Minden hálózati számítógéphez, táblagéphez, fényképezőgéphez csatlakoztatott eszköz egyedi azonosítót igényel, hogy a többi eszköz tudja, hogyan érje el. A TCP / IP hálózat világában ez az azonosító az IP-cím.

Ha bármilyen idő alatt dolgozott számítógépekkel, valószínűleg az IP-címeknek - azoknak a numerikus szekvenciáknak - voltak kitéve, amelyek 192.168.0.15-re hasonlítanak. Legtöbbször nem kell közvetlenül velük foglalkoznunk, mivel készülékeink és hálózataink gondoskodnak a jelenetek mögött. Amikor foglalkoznunk kell velük, gyakran követjük az utasításokat arról, hogy hány számot kell elhelyezni. De ha valaha is mélyebben akarsz merülni a számokból, akkor ez a cikk az Ön számára.

Miért érdekel? Nos, megérteni, hogyan működik az IP-cím, elengedhetetlen, ha valaha is szeretné elhárítani, hogy miért nem működik megfelelően a hálózat, vagy miért nem csatlakozik egy adott eszköz ahhoz, ahogyan azt várná. És ha valaha is valamivel fejlettebb, mint egy játékkiszolgáló vagy médiaszerver tárolására van szükség, amelyre az internetes barátok csatlakozhatnak, tudnod kell valamit az IP-címzésről. Plusz, ez lenyűgöző.

Megjegyzés: Ebben a cikkben az IP címzés alapjait fogjuk fedezni, az olyan dolgokat, amelyeket az IP-címeket használók, de soha nem gondolnak sokat róluk, érdemes tudni. Nem fogunk kiterjedni a fejlettebb vagy professzionálisabb szintű dolgokra, mint például az IP-osztályokra, az osztály nélküli útvonalra és az egyéni alhálózatokra, de néhány további forrásra utalunk, amikor tovább megyünk.

Mi az IP-cím?

Az IP-cím egyedileg azonosítja a hálózaton lévő eszközt. Láttad ezeket a címeket korábban; úgy néznek ki, mint 192.168.1.34.

Az IP-cím mindig négy számból áll. Minden szám 0 és 255 között lehet. Tehát a teljes IP címtartomány 0,0.0.0-ról 255.255.255.255-re változik.

Az egyes számok csak 255-ig érhetik el azt, hogy minden szám valójában egy nyolcjegyű bináris szám (néha oktett). Egy oktettben a nulla szám 00000000, míg a 255 szám 11111111, az oktett maximális száma. A binárisan korábban említett (192.168.1.34) IP-cím így néz ki: 11000000.10101000.00000001.00100010.

A számítógépek bináris formátumúak, de az embereknek sokkal könnyebb dolgozni a tizedes formátummal. Mégis, tudva, hogy a címek valójában bináris számok, segítünk megérteni, hogy az IP-címeket körülvevő egyes dolgok hogyan működnek.

Ne aggódj! Ebben a cikkben nem fogunk sok bináris vagy matematikai dolgot dobni rád, így csak egy kicsit tartsunk velünk.

Az IP-cím két része

Az eszköz IP-címe valójában két különálló részből áll:

• Hálózati azonosító: A hálózati azonosító a bal oldalt kezdődő IP-cím része, amely azonosítja az adott hálózatot, amelyen az eszköz található. Egy tipikus otthoni hálózaton, ahol az eszköz rendelkezik 192.168.1.34 IP-címmel, a cím 192.168.1 része lesz a hálózati azonosító. Szokás, hogy a hiányzó végső részt nullával töltse ki, így azt mondhatjuk, hogy az eszköz hálózati azonosítója 192.168.1.0..
• Host ID: A gazdagépazonosító az IP-cím azon része, amelyet a hálózati azonosító nem vett fel. Ez a hálózat egy adott eszközt azonosít (a TCP / IP világban, az eszközök „gazdaszervezeteit”). Az 192.168.1.34 IP-cím példájának folytatásakor a gazdagép-azonosító 34-es a gazdagép egyedi azonosítója a 192.168.1.0 hálózaton.

Az otthoni hálózatban több eszköz is megjelenhet IP-címmel, például 192.168.1.1, 192.168.1.2, 192.168.1 30 és 192.168.1.34. Mindegyik egyedi eszköz (ebben az esetben az 1, 2, 30 és 34 gazdagép azonosítókkal) ugyanazon a hálózaton (a 192.168.1.0 hálózati azonosítóval).

Ahhoz, hogy mindezt egy kicsit jobban ábrázoljuk, forduljunk egy analógiához. Nagyon hasonlít ahhoz, hogy az utca hogyan működik a városban. Vessen egy címet, mint a 2013-as Paradise Street. Az utcanév olyan, mint a hálózati azonosító, és a házszám olyan, mint a gazdagép azonosítója. A városon belül nem lesz két utca azonos neve, ugyanúgy, mint az azonos hálózaton található két hálózati azonosító. Egy adott utcán minden házszám egyedülálló, ugyanúgy, mint egy adott hálózati azonosítón belüli összes gazdagép-iD egyedülálló.

Az alhálózati maszk

Tehát hogyan határozza meg készüléke, hogy az IP-cím mely része a hálózati azonosító, és melyik része a gazdagép-azonosítónak? Ehhez egy második számot használnak, amelyet mindig egy IP-címmel kapcsolatban lát. Ezt a számot alhálózati maszknak nevezik.

A legtöbb egyszerű hálózaton (mint például az otthonokban vagy kisvállalkozásokban) az alhálózati maszkok láthatók, mint a 255.255.255.0, ahol mind a négy szám 255 vagy 0. hálózati és gazdagépazonosító. A 255-ös évek „elfedik” a hálózati azonosítót az egyenletből.

Megjegyzés: Az itt ismertetett alapvető alhálózati maszkok alapértelmezett alhálózati maszkokként ismertek. A nagyobb hálózatoknál ez a dolgok sokkal bonyolultabbak. Az emberek gyakran egyéni alhálózati maszkot használnak (ahol a zérusok és a nullák közötti távolság egy oktetten belül), hogy több alhálózatot hozzon létre ugyanazon a hálózaton. Ez egy kicsit túllépi ezt a cikket, de ha érdekel, a Cisco elég jó útmutatót tartalmaz a részalkalmazásokról.

Az alapértelmezett átjáró címe

Az IP-cím és a hozzá tartozó alhálózati maszk mellett egy alapértelmezett átjáró-címet is látni fog az IP-címadatokkal együtt. A használt platformtól függően ezt a címet másnak is nevezhetjük. Ezt néha „útválasztónak”, „router címnek”, „alapértelmezett útvonalnak” vagy „csak átjárónak” nevezik. Ezek mind ugyanazok. Ez az alapértelmezett IP-cím, amelyre az eszköz hálózati adatokat küld, ha az adatokat egy másik hálózatra (egy másik hálózati azonosítóval rendelkező) kívánja elérni, mint az az eszköz, amelyen a készülék be van kapcsolva.

Ennek legegyszerűbb példája egy tipikus otthoni hálózatban található.

Ha otthoni hálózata van több eszközzel, valószínűleg van egy útválasztó, amely modemmel keresztül csatlakozik az internethez. Lehet, hogy az útválasztó külön eszköz, vagy lehet, hogy része az internetszolgáltató által szállított modem / útválasztó kombinációs egységnek. Az útválasztó a hálózaton lévő számítógépek és eszközök között, valamint az interneten megjelenő, nyilvánosan néző eszközök között ül, és továbbhalad vagy továbbít forgalmat.

Mondja el, hogy felgyújtja a böngészőjét, és menjen a www.howtogeek.com oldalra. A számítógép kérést küld az oldalunk IP-címére. Mivel szervereink az interneten, nem pedig az otthoni hálózaton vannak, a forgalmat a számítógépről az útválasztóra (az átjáróra) küldjük, és a router továbbítja a kérelmet a szerverünknek. A szerver a megfelelő információkat visszaadja az útválasztónak, ami aztán az információt kéri az arra kért eszközre, és a webhelye megjelenik a böngészőben.

Jellemzően az útválasztók alapértelmezés szerint úgy vannak beállítva, hogy első IP-címükként saját IP-címük (a helyi hálózaton lévő címük) legyen. Így például egy hálózati azonosítóhoz használt 192.168.1.0-at használó otthoni hálózatban az útválasztó általában 192.168.1.1 lesz. Természetesen a legtöbb dologhoz hasonlóan beállíthatja, hogy valami más legyen, ha akarja.

DNS-kiszolgálók

Van egy utolsó információ, amelyet az eszköz IP-címe, alhálózati maszkja és az alapértelmezett átjáró címe mellé fog rendelni: egy vagy két alapértelmezett tartománynév-rendszer (DNS) kiszolgáló címe. Az emberek sokkal jobban dolgozunk a nevekkel, mint a numerikus címek. A www.howtogeek.com beírása a böngésző címsorába sokkal könnyebb, mint a webhely IP-címének emlékezése és beírása.

A DNS olyan, mint egy telefonkönyv, amely emberi olvasható dolgokat keres, mint például a webhelyek nevét, és átalakítja azokat IP-címekké. A DNS ezt az információt az interneten keresztül tárolt DNS-kiszolgálók rendszerén tárolja. Az eszközöknek meg kell tudniuk a DNS-kiszolgálók címét, amelyekre küldeni kívánja a lekérdezéseket.

Egy tipikus kis- vagy otthoni hálózaton a DNS-kiszolgáló IP-címei gyakran ugyanazok, mint az alapértelmezett átjáró címe. Az eszközök a DNS-lekérdezéseket továbbítják az útválasztónak, amely továbbítja a kéréseket a DNS-kiszolgálóknak, amelyekre az útválasztó konfigurálva van. Alapértelmezés szerint ezek általában az internetszolgáltató által biztosított DNS-kiszolgálók, de ezeket megváltoztathatja a különböző DNS-kiszolgálók használatához. Előfordulhat, hogy a harmadik felek által nyújtott DNS-kiszolgálók, mint például a Google vagy az OpenDNS, jobban sikerül.

Mi a különbség az IPv4 és az IPv6 között?

Lehet, hogy észlelte a beállításokat egy másik típusú IP-címet, amelyet IPv6-címnek neveznek. Az IP-címek típusai, amiről eddig beszéltünk, az IP-verzió 4 (IPv4) - a 70-es évek végén kifejlesztett protokollok. A 32 bináris bitet használják (négy oktettben), hogy összesen 4,29 milliárd lehetséges egyedi címet biztosítsanak. Bár ez sokat hangzik, az összes nyilvánosan elérhető cím már régen hozzárendelt a vállalkozásokhoz. Sokan közülük nem használatosak, de az általános használathoz hozzárendeltek és nem érhetők el.

A 90-es évek közepén az IP-címek lehetséges hiánya miatt aggódó internetes mérnöki munkacsoport (IETF) az IPv6-ot tervezte. Az IPv6 128 bites címet használ az IPv4 32-bites címének helyett, így az egyedi címek teljes számát az alulmaradókban mérik, ami elég nagy ahhoz, hogy valószínűleg soha ne fogyjon.

Az IPv4-ben használt pontozott tizedesjegyekkel ellentétben az IPv6-címek nyolc számcsoportban vannak kifejezve, kettőspontokkal osztva. Minden csoportnak négy hexadecimális számjegye van, amelyek 16 bináris számjegyet képviselnek (úgynevezett Hextet). Egy tipikus IPv6-cím így nézhet ki:

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

A lényeg az, hogy az összes aggodalmat okozó IPv4-cím hiánya nagymértékben enyhült az útválasztók mögötti magán IP-címek fokozott használatával. Egyre több ember hozta létre saját magánhálózatát, azokat a privát IP-címeket használva, amelyek nem nyilvánosak.

Tehát, még ha az IPv6 még mindig jelentős játékos, és az átmenet még mindig megtörténik, soha nem történt meg annyira a teljes előrejelzés, legalábbis még nem. Ha többet szeretne megtudni, olvassa el ezt az IPv6 történetét és idővonalát.

Hogyan működik az eszköz IP-címe?

Most, hogy ismeri az IP-címek működésének alapjait, beszéljünk arról, hogy az eszközök hogyan kapják meg az IP-címüket. Tényleg kétféle IP-hozzárendelés létezik: dinamikus és statikus.

A dinamikus IP-cím automatikusan hozzárendelésre kerül, amikor egy eszköz csatlakozik a hálózathoz. A ma működő hálózatok túlnyomó többsége (ideértve az otthoni hálózatot is) a Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) nevet használja, hogy ez történjen. A DHCP be van építve az útválasztóba. Amikor egy eszköz csatlakozik a hálózathoz, egy IP-címet kérő üzenetet küld. A DHCP elfogja ezt az üzenetet, majd az elérhető IP-címekből egy IP-címet rendel hozzá az eszközhöz.

Bizonyos privát IP-címtartományú routerek használhatók erre a célra. Amelyet használ, attól függ, hogy ki készítette el az útválasztót, vagy hogy hogyan állította be magát. Ezek a privát IP-tartományok a következők:

• 10.0.0.0 - 10.255.255.255 Ha Comcast / Xfinity ügyfél vagy, akkor az internetszolgáltató által biztosított útválasztó címeket rendel ezen a tartományon. Néhány más internetszolgáltató ezeket a címeket az útválasztókon is használja, ahogy az Apple az AirPort routerein is.
• 192.168.0.0 - 192.168.255.255 A legtöbb kereskedelmi útválasztó úgy van beállítva, hogy IP-címeket rendeljen hozzá ezen a tartományon. Például a legtöbb Linksys útválasztó használja a 192.168.1.0 hálózatot, míg a D-Link és a Netgear mindkettő az 198.168.0.0 tartományt használja
• 172,16,0,0 - 172,16,255,255: Ezt a tartományt a kereskedelmi forgalmazók ritkán használják alapértelmezés szerint.
• 169,254,0,0 - 169,254,255,255 Ez egy speciális tartomány, amelyet az Automatikus magán IP-címzés protokoll használ. Ha számítógépét (vagy más eszközt) úgy állították be, hogy automatikusan lekérje az IP-címét, de nem talál DHCP-kiszolgálót, akkor ebben a tartományban megad egy címet. Ha az alábbi címek valamelyikét látja, akkor azt mondja, hogy a készülék nem érte el a DHCP-kiszolgálót, amikor az IP-cím megszerzésének ideje volt, és hálózati problémája vagy problémája lehet az útválasztóval.

A dinamikus címekben az, hogy néha megváltozhatnak. A DHCP-kiszolgálók IP-címeket bérelnek az eszközökhöz, és amikor ezek a lízingek megtörténnek, az eszközöknek meg kell újítaniuk a bérletet. Néha az eszközök egy másik IP-címet kapnak a kiszolgáló által rendelhető címekből.

Az idő nagy részében ez nem nagy dolog, és minden „csak működik”. Esetenként előfordulhat, hogy egy eszközre egy IP-címet kell megadnia, amely nem változik. Például talán van olyan eszköz, amelyhez manuálisan kell hozzáférnie, és könnyebb megjegyezni egy IP-címet, mint egy nevet. Vagy talán vannak olyan alkalmazások, amelyek csak IP-címükhöz csatlakozhatnak a hálózati eszközökhöz.

Ilyen esetekben statikus IP-címet rendelhet ezekhez az eszközökhöz. Van néhány módja ennek. A készüléket manuálisan is beállíthatja egy statikus IP-címmel, bár ez néha janky lehet. A másik, elegánsabb megoldás az, hogy konfigurálja az útválasztót, hogy statikus IP-címeket rendeljen bizonyos eszközökhöz, ami a DHCP-kiszolgáló által szokásos módon dinamikus hozzárendelés. Ily módon az IP-cím soha nem változik, de nem szakítja meg a DHCP-folyamatot, amely mindent zökkenőmentesen működik.