Какое максимальное число в ip адресе

IP адрес

IP адрес в сети

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.

da52af20-8711-4ca8-9bcb-1c66260edad4.png

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.

• IPv4 (Internet Protocol v. 4) — адрес, записанный в 32-битном формате. Имеет вид четырех 8-битных чисел (минимум 0, максимум 255), которые разделены друг от друга точками. Пример: 172.16.255.2.
• IPv6 (Internet Protocol v. 6) — адрес, записанный в 128-битном формате. Имеет вид 8 групп, в каждой из которых находится по 4 шестнадцатеричные цифры, отделенные друг от друга двоеточиями. При этом допустимо опускать ведущие нулевые группы, которые идут подряд, и заменять их двойным двоеточием, однако в одном адресе возможно только одно такое упрощение. Пример: 2001:0da8:11a4:08d6:1f84:8a3e:07a1:655d.

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:

• 10.0.0.0 – 10.255.255.255;
• 172.16.0.0 – 172.31.255.255;
• 192.168.0.0 – 192.168.255.255.

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:

• привязке пользователя к конкретной сети;
• инструментам для организации защитного канала передачи данных;
• оптимизации работы с сетевыми серверами;
• решению задач, связанных с информационными технологиями;
• упрощенной работе в пиринговых сетях (например, с торрентами);
• использованию онлайн-сервисов, требующих обязательного наличия статического IP-адреса.

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:

• специализированные онлайн-сервисы. Воспользоваться ими очень просто: достаточно зайти на них, и уже через несколько секунд в динамическом окне появится нужная информация;
• провайдер. Вы можете узнать свой IP-адрес, обратившись в техподдержку поставщика интернет-услуг (как вариант, в «Личном кабинете» пользователя).

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.

IP-адрес (Internet Protocol Address)

В современном мире электронная техника развивается семимильными шагами. Каждый день появляется что-то новое, и это не только небольшие улучшения уже существующих моделей, но и результаты применения инновационных технологий, позволяющих в разы улучшить характеристики.

Не отстает от электронной техники и приборостроительная отрасль – ведь чтобы разработать и выпустить на рынок новые устройства, их необходимо тщательно протестировать, как на этапе проектирования и разработки, так и на этапе производства. Появляются новая измерительная техника и новые методы измерения, а, следовательно – новые термины и понятия.

Для тех, кто часто сталкивается с непонятными сокращениями, аббревиатурами и терминами и хотел бы глубже понимать их значения, и предназначена эта рубрика.

IP-адрес (Internet Protocol Address) — уникальный сетевой адрес узла в компьютерной сети, построенной по протоколу IP. В сети Интернет требуется глобальная уникальность адреса, в случае работы в локальной сети требуется уникальность адреса в пределах сети.

Internet Protocol — межсетевой протокол. Относится к маршрутизируемым протоколам сетевого уровня семейства TCP/IP.

Форматы адреса

IPv4 (Internet Protocol version 4) — четвёртая версия IP протокола, первая широко используемая.

IPv4 использует 32-битные адреса, ограничивающие адресное пространство 2 32 возможными уникальными адресами.

Представление адреса

Для удобства работы с IP – адресами 32- разрядную последовательность обычно разделяют на 4 части по 8 бит (на октеты), каждый октет переводят в десятичное число и при записи разделяют эти числа точками. В таком виде (это представление называется «dotted-decimal notation») IP.

Значение крайнего правого бита в октете – 1, значения остальных, справа налево – 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. IP адрес делится а две части: идентификатор сети и узла (определяет узел TCP/IP).

Иерархическая структура IP-адресов представлена ниже:

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 разделяются на 5 классов: A, B, C, D, E.

У адресов класса A старший бит установлен 0. Длина сетевого префикса — 8 бит. Для номера узла выделяется 3 байта (24 бита).

У адресов класса B два старших бита установлены в 1 и 0 соответственно. Длина сетевого префикса — 16 бит. Поле номера узла тоже имеет длину 16 бит. Класс B предназначен для применения в сетях среднего размера.

У адресов класса C три старших бита установлены в 1, 1 и 0 соответственно. Префикс сети имеет длину 24 бита, номер узла — 8 бит. Класс C предназначен для сетей с небольшим количеством узлов.

Адреса класса D представляют собой специальные адреса, не относящиеся к отдельным сетям. Первые 4 бита этих адресов равны 1110. Таким образом, значение первого октета этого диапазона адресов находится в пределах от 224 до 239. Адреса класса D используются для многоадресатных пакетов, с помощью которых во многих разных протоколах данные передаются многочисленным группам хостов. Эти адреса можно рассматривать как заранее запрограммированные в логической структуре большинства сетевых устройств.

Адреса в диапазоне 240.0.0.0 — 255.255.255.255 называются адресами класса E. Первый октет этих адресов начинается с битов 1111. Эти адреса зарезервированы для будущих дополнений в схеме адресации IP. Но возможность того, что эти дополнения когда-либо будут приняты, находится под вопросом, поскольку уже появилась версия 6 протокола IP (IPv6).

Характеристики адресов разного класса

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 масок подсети при бесклассовом методе адресации (широко применяется в современных сетях):

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

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).

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.

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: шестнадцатеричное значение 01-00-5E-0F-64-C5. Каждому шестнадцатеричному символу соответствует 4 двоичных бита.

Структура пакета

Пакет IP содержит 14 полей, из которых 13 являются обязательными. Четырнадцатое поле предназначено для необязательных опций. Поля используют порядок байтов от старшего к младшему, старшие биты идут первыми. Первый бит имеет номер 0. Таким образом, например, поле с версией находится в четырех старших битах первого байта.

Differentiated Services Code Point

Explicit Congestion Notification

Контрольная сумма заголовка

Опции (если размер заголовка > 5)

Версия

Первым полем пакета является версия протокола размером в четыре бита. Для IPv4 это 4.

Размер заголовка

Следующие четыре бита содержат размер заголовка пакета в 32-х битных словах. Поскольку число опций не постоянно, указание размера важно для отделения заголовка от данных. Минимальное значения равно 5 (5×32=160 бит, 20 байт), максимальное — 15 (60 байт).

Differentiated Services Code Point (DSCP)

Изначально называлось «тип обслуживания» (Type of Service, ToS), в настоящее время определяется RFC2474 как «Differentiated Services». Используется для разделения трафика на классы обслуживания, например для установки чувствительному к задержкам трафику, такому как VoIP большего приоритета.

Указательперегрузки (Explicit Congestion Notification, ECN)

Предупреждение о перегрузке сети без потери пакетов. Является необязательной функцией и используется только если оба хоста ее поддерживают.

Размер пакета

16-битный полный размер пакета в байтах, включая заголовок и данные. Минимальный размер равен 20 байтам (заголовок без данных), максимальный — 65535 байт. Хосты обязаны поддерживать передачу пакетов размером не менее 576 байт, но современные реализации обычно поддерживают гораздо больший размер. Пакеты большего размера, чем поддерживает канал связи, фрагментируются.

Идентификатор

Преимущественно используется для идентификации фрагментов пакета если он был фрагментирован. Существуют эксперименты по его использованию для других целей, таких как добавление информации о трассировке пакета для упрощения отслеживания пути пакета с подделанным адресом источника.

Поле размером три бита содержащее флаги контроля над фрагментацией. Биты, от старшего к младшему, означают:

Если установлен флаг «не фрагментировать», то в случае необходимости фрагментации такой пакет будет уничтожен. Может использоваться для передачи данных хостам, не имеющим достаточных ресурсов для обработки фрагментированных пакетов.

Флаг «есть фрагменты» должен быть установлен в 1 у всех фрагментов пакета, кроме последнего. У нефрагментированных устанавливается в 0 — такой пакет считается собственным последним фрагментом.

Смещение фрагмента

Поле размером в 13 бит, указывает смещение текущего фрагмента от начала передачи фрагментированного пакета в блоках по 8 байт. Позволяет 2 13 ×8=65536 байт смещения, что превышает максимальный размер пакета.

«Время жизни» (Time to Live, TTL) пакета.

Позволяет предотвратить закольцовывание пакетов в сети путем уничтожения пакетов, превысивших время жизни. Указывается в секундах, интервалы менее секунды округляются до одной секунды. На практике каждый маршрутизатор уменьшает время жизни пакетов на единицу (что справедливо при существующих типичных задержках в сети). Пакеты, время жизни которых стало равно нулю уничтожаются, а отправившему посылается сообщение ICMP Time Exceeded. На отправке пакетов с разным временем жизни основана трассировка их пути прохождения.

Указывает, данные какого протокола содержит пакет (например, TCP или ICMP).

Контрольная сумма заголовка

16-битная контрольная сумма, используемая для проверки целостности заголовка. Каждый хост или маршрутизатор сравнивает контрольную сумму заголовка со значением этого поля и отбрасывает пакет, если они не совпадают. Целостность данных IP не проверяет — она проверяется протоколами более высоких уровней (такими, как TCP или UDP), которые тоже используют контрольные суммы.

Поскольку TTL уменьшается на каждом шаге прохождения пакета, сумма тоже должна вычисляться на каждом шаге. Метод пересчета контрольной суммы определен в RFC1071.

Адрес источника

32-х битный адрес отправителя пакета. Может не совпадать с настоящим адресом отправителя из-за трансляции адресов.

Адрес назначения

32-х битный адрес получателя пакета.

За адресом назначения может следовать поле дополнительных опций, но оно используется редко. Размер заголовка в этом случае должен быть достаточным чтобы вместить все опции (с учетом дополнения до целого числа 32-х битных слов).

Если список опций не является концом заголовка, он должен оканчиваться опцией 0x00. Опции имеют следующий формат:

• Замечание: Размер заголовка более 5 указывается на присутствие опций и необходимость их обработки.
• Замечание: Поля «копировать», «класс опции» и «номер опции» иногда называют одним восьмибитным полем «тип опции».

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

Более двадцати лет назад в IPv4 была предложена стратегия адресации, которая, будучи вполне подходящей для того времени, привела к неэффективному распределению адресов.

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.

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.

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.

В перспективе стандарт IPv6 должен заменить IPv4 в качестве доминирующего протокола в сети Internet.

Подробно и понятно об IP адресах

В сетях используется 2 типа адресов: Локальные и Глобальные адреса. Локальные это адреса в технологии канального уровня, они привязаны к конкретной технологии, этому могут быть MAC адреса в Ethernet, или IMEI в сетях сотовой связи. Такие адреса не могут использоваться для построение крупной составной сети, которые объединяют сети использующие разные технологии. Чтобы это сделать, в модели взаимодействие открытых систем водиться сетевой уровень, а на нём используются глобальные адреса.

p, blockquote 1,0,0,0,0 —>

p, blockquote 2,0,0,0,0 —>

Глобальные адреса это адреса сетевого уровня, и в стеке протокола TCP/IP это как раз IP адреса. Глобальные адреса не привязаны к технологии канального уровня, и с их помощью можно построить такую сеть, которая объединяет подсети построены на разных технологиях канального уровня. И передавать данные из этих сетей друг другу.

p, blockquote 3,0,0,0,0 —>

IP адреса

Вид глобальных адресов, которые мы рассматриваем в этой статье это IP адреса, которые используются в стеке протоколов TCP/IP. и Интернет. IP адреса нужны для уникальной идентификации компьютеров в крупной составной сети, которая может включать в себя весь мир, например сети Интернет, и различные части сети интернет построенные на разных технологиях канального уровня.

p, blockquote 4,0,0,0,0 —>

Сейчас есть 2-е версии протокола IP: версия IPv4 и IPv6. Основное отличие между версиями протоколов в длине IP адреса. В IPv4 длина адреса 4 байта, а в IPv6 длина адреса 16 байт.

p, blockquote 5,0,0,0,0 —>

Длина адреса IPv4 — 32 бита, 4 байта. И чтобы людям было удобно работать с такими IP адресами их делят на 4 части.

p, blockquote 6,0,0,0,0 —>

p, blockquote 7,0,0,0,0 —>

В каждой части по 8 бит, такая часть называется октет. Каждый октет записывают в десятичном формате, и форма записи IP адреса следующая: четыре октета разделенных точкой (213.180.193.3). С таким видом деления адресов людям гораздо удобнее работать, чем с записью в двоичной форме длиной в 32 бита.

p, blockquote 8,0,0,0,0 —>

IP-адреса и IP-сети

Одна из задач сетевого уровня обеспечить масштабирование, построить такую сеть, которая может работать в масштабах всего мира. Для этого сетевой уровень работает не с отдельными компьютерами, а с подсетями, которые объединяют множество компьютеров.

p, blockquote 9,0,0,0,0 —>

В IP объединение происходит следующим образом, подсеть это некое количество компьютеров, у которых одинаковая старшая часть IP-адреса. В примере ниже у данного диапазона адресов одинаковые первые 3 октета, и отличается только последний октет.

p, blockquote 10,0,0,0,0 —>

p, blockquote 11,0,0,0,0 —>

И маршрутизаторы, устройства передающие информацию на сетевом уровне, работают уже не с отдельными IP адресами, а с подсетями.

p, blockquote 12,0,0,0,0 —>

Структура IP адреса

Наш IP адрес состоит из 2 частей:

1. номер подсети — старшие биты IP адреса.
2. номер компьютера в сети (хост) — младшие биты IP адреса.

• IP-адрес: первые три октета (213.180.193.3) это адрес сети. Последний октет это адрес хоста (3).
• Адрес подсети записываем: 213.180.193.0
• Номер хоста: 3 (0.0.0.3).

Маска подсети

Как по IP адресу узнать, где адрес сети, а где адрес хоста. Для этого используется Маска подсети. Маска также, как IP адрес состоит из 32 бит, и она устроена следующим образом: там где в IP адресе находится номер сети маска содержит 1, а там где указан номер хоста 0.

p, blockquote 15,0,0,0,0 —>

Подробный пример разобран в видео на 4:50 минуте.

p, blockquote 16,0,0,0,0 —>

p, blockquote 17,0,0,0,0 —>

Есть два способа указать маску подсети. Десятичное представление в виде префикса.
В десятичном представление маска записывается в формате похожем на формат IP адреса. 32 разделенные на 4 октета по 8 бит и каждый из этих 8 бит переведены в десятичное представление, они записываются через точку.

p, blockquote 18,0,0,0,0 —>

Маска в десятичном представление выглядит так 255.255.255.0

p, blockquote 19,0,0,0,0 —>

p, blockquote 20,0,0,0,0 —>

Другой формат записи маски в виде префикса. В этом случае указывается, сколько первых бит IP адреса относится к адресу сети, а всё остальное, считается, что относится к адресу хоста.

p, blockquote 21,0,0,0,0 —>

Префикс записывается через слэш (/).

p, blockquote 22,0,0,0,0 —>

213.180.193.3/24 это означает что первые 24 бита, то есть 3 октета относится к адресу к сети, а последний октет к адресу хоста.

p, blockquote 23,0,0,0,0 —>

Оба эти представления эквивалентны. Если мы запишем маску подсети в десятичном виде, либо виде префикса, мы получаем одинаковый адрес подсети.

p, blockquote 24,0,0,0,0 —>

Важно понимать, что маска подсети не обязательно должна заканчиваться на границе октетов. Хотя, так делают часто, чтобы людям было удобно работать с такими адресами сетей и хостов, но это делать не всегда удобно. Например, если у вас сеть достаточно крупная, то вам можно ее разбить на несколько более маленьких частей. А для этого приходится использовать маски переменной длины, именно так называются маски подсети которые не заканчиваются на границе октета.

p, blockquote 25,0,0,0,0 —>

Подробный пример на видео выше на минуте 8:20.

p, blockquote 26,0,0,0,0 —>

Устаревшие классы IP адресов

Маски подсети это современный способ, который позволяет определить, где в IP адресе находится адрес подсети, а где адрес хоста. Ранее использовался другой адрес на основе классов IP адресов. Сейчас этот метод уже не используется он устарел. Однако в интернете и книгах вы наверняка встретите напоминание классов адресов, поэтому мы рассмотрим, как они были устроены.

p, blockquote 27,0,0,0,0 —>

p, blockquote 28,1,0,0,0 —>

Весь диапазон адресов был разделен на несколько классов, в которых было четко задано местоположение адресов сети и адрес хоста. Класс определялся по первым битам. Всего было 5 классов (A,B,C,D,E)

1. Класс А куда входит IP адреса, которые начинаются на ноль. В этом классе было жестко задано, что к адресу подсети относится первый октет. 3 остальных октета к адресу хоста.
2. К классу В относится IP адреса, которые в бинарном виде начинаются на 10, здесь к адресу сети относятся первые 16 бит, а к адресу хоста последние 16 бит.
3. Класс С самый распространенный класс сетей, это класс в котором IP адреса начинаются на 110, под номер сети отводиться 24 бита, под номер хоста 8 бит. Такой класс хорошо подходит для небольших сетей, который содержит до 254 компьютеров.
4. Были 2 класса для адресов специального назначения: Класс D для групповых адресов.
5. И класс Е зарезервированный диапазон для будущего использования.

В настоящие время групповые адреса все еще выделяются именно из диапазона 224.0.0.0 — 239.255.255.255.
А зарезервированный диапазон все еще не используется 240.0.0.0. — 255.255.255.255.

p, blockquote 30,0,0,0,0 —>

Типы IP-адресов

В IPv4 используется 3 типа адресов:

1. Индивидуальный (unicast);
2. Групповой (multicast);
3. Широковещательный (broadcast).

• Индивидуальный адрес — это адрес конкретного компьютера, именно такие адреса мы рассматривали выше.
• Групповой адрес — это адрес, который используется несколькими ПК. Если вы отправите данные на этот адрес, его получит несколько компьютеров в сети которые входит в эту группу.
• Широковещательный адрес — это такой адрес, который используется для получения данных всеми компьютерами в сети.

Широковещательный адрес

Широковещательный адрес в IP имеют следующий формат: (1.18)

• IP-адрес: 213.180.193.3/24
• Широковещательный адрес: 213.180.193.255

Часть которая относится к адресу сети остается без изменений, а в той части, которая относится к адресу хоста записываются в битовые единицы.

p, blockquote 34,0,0,0,0 —>

Мы уже встречались с широковещательными адресами в технологии канального уровня Ethernet. Важным отличием широковещательных адресов в сетевом уровне, является то, что широковещательные адреса используются только в пределах в одной подсети.

p, blockquote 35,0,0,0,0 —>

Маршрутизаторы не передают широковещательные пакеты в другую сеть, иначе можно очень быстро завалить всю глобальную сеть, в том числе весь Интернет, мусорными широковещательными пакетами.

p, blockquote 36,0,0,0,0 —>

Два широковещательных адреса

В IP используется 2 типа широковещательных адресов подходящих для двух различных сценарий (2.22)

p, blockquote 37,0,0,0,0 —>

p, blockquote 38,0,0,0,0 —>

Предположим что у нас есть 2 подсети объединенные между собой маршрутизатором. Если мы хотим отправить широковещательный пакет в рамках одной сети это называется ограниченное широковещание. В этом случае мы может использовать специальный широковещательный адрес, который состоит из всех битовых единиц (255.255.255.255). В этом случае данные получат все компьютеры в сети, а через маршрутизатор данные не пройдут.

p, blockquote 39,0,0,0,0 —>

Другой сценарий, когда компьютер, который находится за пределами нашей сети, хочет передать широковещательный пакет всем компьютерам, которые находится в нашей сети это называется направленное широковещание. В этом случае широковещательный IP адрес будет выглядеть 192.168.0.255, адрес подсети, в которую мы хотим отправить широковещательный пакет и битовые единицы в той части, которая относится к адресу хоста. Как произойдет обработка такого пакета? Пакет передаётся маршрутизатору и маршрутизатор уже разошлёт этот пакет в широковещательном режиме, но только в передах одной подсети, для которой предназначается этот широковещательный пакет.

p, blockquote 40,0,0,0,0 —>

Специальные типы IP-адресов

Какие бывают специальные типы IP адресов:

p, blockquote 41,0,0,0,0 —>

В номере хоста нельзя использовать только битовые 0, и только битовые 1. Если мы укажем только битовые 0, то это получится не адрес хоста, а адрес подсети 213.180.193.0.

p, blockquote 42,0,0,1,0 —>

А если укажем только битовые 1, то это будет широковещательный адрес. 213.180.193.255.

p, blockquote 43,0,0,0,0 —>

Часто, маршрутизатору по умолчанию в сети, или шлюзу, через которые все компьютеры сети попадают в интернет, присваивают адрес с номером 1. Однако четких правил нет, так делать не обязательно 213.180.193.1.

Адрес который состоит из всех 0.0.0.0 это адрес текущего хоста. Он используется, когда компьютер еще не получил свой IP адрес.

p, blockquote 44,0,0,0,0 —>

Адрес из всех битовых единиц, 255.255.255.255 это все хосты в текущей подсети (ограниченный широковещательный адрес).

p, blockquote 45,0,0,0,0 —>

127.0.0.0/8 это обратная петля, специальный диапазон адресов, который выделен для того чтобы отлаживать сетевые приложения, если у вас нет сетевого оборудование или оно настроено не так как вам нужно, в этом случае данные не отправляются в сеть, а приходят обратно на компьютер. Часто из этой сети используется адрес 127.0.0.1 это текущий компьютер (localhost). Однако не обязательно для этой цели использовать адрес с хостом 1, можно использовать 2, 3 или другой любой IP адрес из этого диапазона.

IP адреса из подсети 169.254.0.0/16 называются Link-local адреса. Случае если вы не настроили IP адрес на своем ПК вручную или каким либо другим способом, например с помощью протокола DHCP, то операционная система сама может назначить компьютеру адрес из этого диапазона. Такие адреса могут использоваться только в пределах подсети и не проходят через маршрутизатор.

p, blockquote 46,0,0,0,0 —>

Распределение IP адресов

Так как IP адреса являются глобальными адресами и используются для построение сетей, которые могут потенциально объединять все компьютеры в мире такие как сеть интернет, то каждый компьютер должен иметь уникальный IP адрес во всем мире.

p, blockquote 47,0,0,0,0 —>

Если у нас будет несколько компьютеров с одним IP адресом, то мы не сможем понять к какому компьютеру должны отправить наши данные. Чтобы обеспечить уникальность адресов в интернет, есть специальный подход, IP адреса нельзя брать любые какие вы хотите, а необходимо получить разрешение на использование IP адреса у Internet Assigned Number Authority (IANA), сейчас функции IANA реализуются корпорацией ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers) — Корпорация Интернет для распределения имен и номеров. Именно эта организация отвечает за распределение IP адресов во всем мире.

p, blockquote 48,0,0,0,0 —>

p, blockquote 49,0,0,0,0 —>

Однако организация делает это не напрямую, а с помощью региональных регистраторов. В каждом регионе есть свой регистратор, который взаимодействует с компанией ICANN и распределяет IP адреса. Россия и Европа относится к региональному регистратору RIPE.

p, blockquote 50,0,0,0,0 —>

Частные IP-адреса

Однако есть такие случае, когда вы создаете сеть, которая использует IP адреса, но при этом она не подключена к Интернету. Например, внутренняя сеть организации или внутренняя сеть класса, в которой вы просто тестируете какие-то сетевые технологии. Было бы очень неудобно обращаться к региональному регистратору, для того чтобы просить IP адреса для такой сети. Специально для этого случая выделены несколько диапазонов частных IP адресов, это такие IP адреса, которые можно использовать в подсетях, которые не подключаются к интернету. При этом обращаться к ICANN для получения IP адреса не нужно. Диапазон частных IP адресов определен в документе RFC 1918 и он включает следующее:

• 10.0.0.0/8
• 172.168.0.0/12
• 192.168.0.0/16

Особенность этих адресов в том, что они не маршрутизируются в Интернет. Однако, есть возможность подключить сеть, построенную на основе частных адресов к Интернет, для этого используется технология Трансляция сетевых адресов NAT (Network Address Translation). В этом случае адрес из частной подсети заменяется на реальный IP адрес.

p, blockquote 52,0,0,0,0 —>

Исчерпание IP-адресов

Достаточно давно есть проблема исчерпание IP адресов. Длина IP адреса 32 бита это означает, что максимальный число IP адресов чуть больше, чем 4 млрд, и этого было достаточно когда проектировались сети TCP/IP, но сейчас из за того что Интернет получил такое большое распространение, 4 млрд IP адресов для всего мира оказалось недостаточно. Сейчас почти сейчас IPv4 адреса уже распределены, если вы захотите подключиться к интернету и получить адрес IPv4 то вряд ли вы это сможете сделать.

p, blockquote 53,0,0,0,0 —>

Как можно решить проблему исчерпания ip адресов

1. Фундоментальное решение это использовать протокол IPv6, где длина IP адреса 16 байт, при такой длине существуют достаточно количество адресов, для того чтобы обеспечить весь мир.
2. Временная технология Network Address Translation (NAT), при этом вы строите сеть в которой используете частные адреса, в этой сети может быть большое количество компьютеров, а для того чтобы подключиться к Интернет вам нужен всего лишь один внешний IP адрес.

Заключение

Мы закончили рассматривать IP адреса, протокола IPv4 у нас есть 3 типа адресов:

• Индивидуальный — адрес компьютера
• Групповой — адрес нескольких компьютеров
• Широковещательный — адрес для всех компьютеров сети, а не во всем интернете.

IP адреса должны быть уникальны во всем мире, поэтому нельзя использовать любой IP адрес? необходимо получать разрешение на использование. Этим занимается Корпорация Интернет ICANN для распределение имен и номеров, поэтому нужно обращаться к ней. Если вы строите сеть, которую не подключаете к Интернет, можно использовать любой IP адрес из диапазона частных IP адресов. Важно понимать что адреса IPv4 уже почти закончились, и необходимо переходить на протокол версия IPv6, либо использовать технологию NAT для подключению Интернету.