Hogyan működnek az IP-címek?

2024 Szerző: Geoffrey Carr | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:54

Minden hálózati eszközhöz, táblagéphez, fényképezőgéphez csatlakoztatott minden eszköz egyedi azonosítót igényel, hogy más eszközök tudják, hogyan érhetik el. A TCP / IP hálózatok világában ez az azonosító az Internet Protocol (IP) cím.

Ha számítógéppel dolgozik bármilyen idő alatt, akkor valószínűleg ki volt téve az IP-címeknek - azok a numerikus szekvenciák, amelyek 192.168.0.15-hez hasonlítanak. Legtöbbször nem kell közvetlenül foglalkoznunk velük, mivel eszközeink és hálózataik a jelenetek mögött vigyáznak. Amikor foglalkoznunk kell velük, gyakran kövessük az utasításokat arra vonatkozóan, hogy milyen számokat adhatunk oda. De ha valaha is valami mélyebbre merészkedni, amit ezek a számok jelentenek, ez a cikk az Ön számára.

Miért érdekel? Nos, megértsük, hogy az IP-címek működése létfontosságú-e, ha valaha meg akarja hárítani a hálózatának nem megfelelő működését, vagy hogy egy adott eszköz miért nem kapcsolja össze az elvárásait. És ha valaha is fel kell állítanod valamit egy kicsit fejlettebb szervezésű játékszerverre vagy médiaszerverre, amelyhez az internetről érkező barátok csatlakozhatnak - tudnia kell valamit az IP-címzésről. Plusz, ez nagyon érdekes.

Megjegyzés: Az ebben az írásban lefedjük az IP-címzés alapjait, az IP-címeket használók, de soha nem gondoltak rájuk sokat. Nem fogunk lefedni néhány fejlettebb vagy professzionális szintet, például az IP-osztályokat, az osztály nélküli útvonalválasztást és az egyéni alhálózást … de néhány forrást fogunk mutatni a további olvasásra, amint végigmegyünk.

Mi az IP-cím?

Az IP-cím egyedileg azonosítja a hálózaton található eszközöket. Eddig láttad ezeket a címeket; úgy néznek ki, mint a 192.168.1.34.

Az IP-cím mindig egy négy számjegyből áll. Mindegyik szám 0 és 255 között lehet. Tehát a teljes IP címtartomány a 0.0.0.0 és a 255.255.255.255 között mozog.

Ennek oka, hogy az egyes számok csak 255-et képesek elérni, hogy mindegyik szám valójában egy nyolc számjegyű bináris szám (néha oktettnek nevezik). Egy oktettben a nulla szám 00000000, míg a 255 szám 11111111, az oktett maximális száma. Az előzőekben említett (192.168.1.34) bináris IP-cím így néz ki: 11000000.10101000.00000001.00100010.

A számítógépek a bináris formátummal működnek, de mi sokkal könnyebben dolgozunk a decimális formátummal. Mégis, tudván, hogy a címek valójában bináris számok segítenek megérteni, miért működnek olyan dolgok, amelyek körülveszik az IP-címeket.

Ne aggódj, mégis! Nem fogunk sok bináris vagy matematikát dobni ebben a cikkben, szóval csak hordozz velünk egy kicsit tovább.

Az IP-cím két része

A készülék IP-címe valójában két különálló részből áll:

Hálózati azonosító: A hálózati azonosító a balról induló IP-cím része, amely azonosítja az adott hálózatot, amelyen az eszköz található. Egy tipikus otthoni hálózaton, ahol egy eszköz rendelkezik a 192.168.1.34 IP címmel, a cím 192.168.1 része lesz a hálózati azonosító. A hiányzó végső rész nullával tölthető be, ezért azt mondhatjuk, hogy az eszköz hálózati azonosítója 192.168.1.0.
Hosztazonosító: A gazdaazonosító az IP-cím azon része, amelyet a hálózati azonosító nem vett fel. Egy adott eszközt azonosít (a TCP / IP-világban, az eszközöket "hostok" nevezzük) ezen a hálózaton. Folytatva a 192.168.1.34 IP-cím példáját, a gazdaazonosító 34-a gazdagép egyedi azonosítója a 192.168.1.0 hálózaton.

Az otthoni hálózaton olyan eszközöket láthat, amelyek IP-címe, például 192.168.1.1, 192.168.1.2, 192.168.1 30 és 192.168.1.34. Ezek mindegyike egyedülálló eszköz (ebben az esetben az 1., 2., 30. és 34. gazdaazonosító) ugyanazon a hálózaton (a hálózati azonosítóval 192.168.1.0).

Ha mindezt kicsit jobban nézzük, forduljunk egy analógiához. Nagyon hasonlít arra, hogy az utcai címek hogyan működnek a városon belül. Vegyél egy címet, mint a 2013 Paradise Street. Az utcanév olyan, mint a hálózati azonosító, és a házszám olyan, mint a gazdaazonosító. A városon belül két utat sem neveznek el ugyanúgy, mint ahogyan ugyanazon a hálózaton belül nincs két azonosító azonosítója. Egy adott utcán minden házszám egyedi, ugyanúgy, mint az adott hálózati azonosítóban lévő összes host ID.

Az alhálózati maszk

Tehát, hogyan határozza meg a készülék, hogy az IP-cím melyik része a hálózati azonosító és melyik a gazdagép azonosítója? Ehhez egy második számot használnak, amelyet mindig az IP-címhez társítva fog látni. Ezt a számot alhálózati maszknak nevezik.

A legtöbb egyszerű hálózaton (például az otthonokban vagy a kisvállalkozásoknál) láthatók az alhálózati maszkok, például 255.255.255.0, ahol mind a négy szám 255 vagy 0. A 255-ről 0-ra változások helyzete azt jelzi, hogy a hálózatot és a gazdaazonosítót. A 255-esek "maszkolják ki" a hálózati azonosítót az egyenletből.

Megjegyzés: Az itt leírt alapvető alhálózati maszkok az alapértelmezett alhálózati maszkok néven ismertek. A dolgok bonyolultabbak, mint ez a nagyobb hálózatokon. Az emberek gyakran használnak egyéni alhálózati maszkokat (ahol a nullák és a nullák közötti szünet helyzete egy oktett alatt eltolódik), hogy több alhálózatot hozzanak létre ugyanazon a hálózaton. Ez egy kicsit meghaladja a cikk alkalmazási körét, de ha érdekel, a Cisco-nak nagyon jó útmutatója van az alhálózatoknak.

Az alapértelmezett átjáró címe

Az IP-cím és a hozzá tartozó alhálózati maszk mellett az IP-címzési információkkal együtt megjelenik az alapértelmezett átjárócím is. A használt platformtól függően ez a cím valami másnak nevezhető. Ez néha úgynevezett "router", "útválasztó cím, alapértelmezett út" vagy csak "átjáró". Ezek mind ugyanazok. Ez az alapértelmezett IP-cím, amelyhez egy eszköz hálózati adatokat küld, amikor az adatokat egy másik hálózathoz (egy másik hálózati azonosítóval) kívánja elérni, mint az, amelyiken az eszköz be van kapcsolva.

Ennek legegyszerűbb példája egy tipikus otthoni hálózat.

Ha több eszközzel rendelkezik otthoni hálózattal, valószínűleg van egy olyan útválasztója, amely modemen keresztül csatlakozik az internethez. Az útválasztó lehet egy külön eszköz, vagy lehet, hogy az internetszolgáltató által szállított modem / router kombinált egység része. Az útválasztó a hálózat és a nyilvánosan elérhető eszközök között helyezkedik el a hálózaton és a forgalom között (forgalomirányítással).

Tegyük fel, hogy felbukkan a böngésződre és menj a www.howtogeek.com webhelyre. A számítógép kérést küld a webhelyünk IP-címére. Mivel szervereink az interneten vannak, és nem az otthoni hálózaton, az a forgalom a számítógépről a routerre (az átjáróra) kerül, és az útválasztó továbbítja a kérést a szerverünknek. A kiszolgáló visszaadja a helyes információkat az útválasztónak, és ezután visszaadja az információt a kért eszközre, és felkeresi oldalunkat a böngészőjében.

Általában az útválasztók alapértelmezés szerint konfigurálva vannak, hogy saját IP-címük legyen (helyi hálózatuk címével), mint az első hosztazonosító. Például olyan otthoni hálózaton, amely 192.168.1.0 hálózatot használ, a router általában 192.168.1.1 lesz. Természetesen, mint a legtöbb dolog, beállíthatja, hogy valami más legyen, ha akarod.

DNS-kiszolgálók

Egy utolsó információ található az eszköz IP-címével, alhálózati maszkjával és az alapértelmezett átjáró címével együtt: egy vagy két alapértelmezett tartománynévrendszer (DNS) kiszolgáló címét. Mi emberek sokkal jobban dolgozunk a nevekkel, mint a numerikus címek. A www.howtogeek.com beírása a böngésző címsorába sokkal egyszerűbb, mint a weboldalunk IP-címének megjegyzése és beírása.

A DNS úgy működik, mint egy telefonkönyv, olyan emberrel olvasható dolgokat keres, mint a webhelyek nevei, és ezek átalakítása IP-címekké. A DNS ezt úgy teszi, hogy az összes információt az összekapcsolt DNS-kiszolgálók rendszerén tárolja az interneten. Az eszközöknek ismerniük kell azokat a DNS-kiszolgálók címét, amelyekre lekérdezéseket küldhetnek.

Egy tipikus kis vagy otthoni hálózaton a DNS-kiszolgáló IP-címei gyakran megegyeznek az alapértelmezett átjárócímekkel. A készülékek elküldhetik DNS-lekérdezésüket az útválasztóba, amely továbbítja a kéréseket a DNS-kiszolgálókhoz, amelyeket a router konfigurál. Alapértelmezés szerint ezek általában az ISP által nyújtott DNS-kiszolgálók, de megváltoztathatja azokat, ha más DNS-kiszolgálókat kíván használni. Előfordulhat, hogy a harmadik felek - például a Google vagy az OpenDNS - által biztosított DNS-kiszolgálókkal jobb sikert érhet el.

Mi a különbség az IPv4 és az IPv6 között?

Észrevehette a beállítások böngészése közben egy másik típusú IP címet is, amelyet IPv6-címnek neveztek. Az eddig beszélt IP-címek típusa az IP-verzió 4 (IPv4) - a 70-es évek végén kifejlesztett protokoll. A 32 bináris bitet használják (négy oktettben), hogy összesen 4,29 milliárd lehetséges egyedi címet biztosítsanak. Bár ez úgy hangzik, mint egy csomó, minden nyilvánosan elérhető címeket már régóta hozzárendelve a vállalkozások számára. Sokan nem használják, de általános célra kijelöltek és nem érhetők el.

A 90-es évek közepén, aggódva az IP-címek potenciális hiánya miatt, az Internet Engineering Task Force (IETF) az IPv6-ot tervezte. Az IPv6 128 bites címet használ az IPv4 32 bites címe helyett, így az egyedi címek teljes számát a undecillions-ben kell mérni - olyan szám, amely elég nagy ahhoz, hogy valószínűtlen, hogy elfogy.

Az IPv4-ben használt pontozott decimális jelöléssel ellentétben az IPv6 címeket nyolc számcsoportként fejezik ki, kettéosztva. Minden csoportnak négy hexadecimális számjegye van, amely 16 bináris számjegyet jelent (tehát hextetnek nevezik). Egy tipikus IPv6-cím így néz ki:


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

A dolog az, hogy az IPv4-címek hiánya miatt minden aggodalom végül nagymértékben enyhült a routerek mögött lévő magán IP-címek fokozott használatával. Egyre több ember hozta létre saját magánhálózatát, olyan magán IP-címeket használva, amelyek nyilvánosságra kerülnek.

Tehát még akkor is, ha az IPv6 továbbra is jelentős szereplő, és az átmenet még mindig megtörténik, soha nem történt meg teljesen, mint az előre jelzett - legalábbis még nem. Ha többet szeretne megtudni, nézze meg az IPv6 történetét és ütemtervét.

Hogyan kap egy eszköz IP-címét?

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

A dinamikus IP-cím automatikusan hozzárendelésre kerül, amikor egy eszköz csatlakozik egy hálózathoz. A hálózatok túlnyomó többsége (beleértve az otthoni hálózatot is) valamilyen úgynevezett Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) szolgáltatást használ, hogy ez megtörténjen. A DHCP beépül a routerbe. Ha egy eszköz csatlakozik a hálózathoz, egy IP-címet kérő broadcast üzenetet küld. A DHCP lefedi ezt az üzenetet, majd IP-címeket rendel hozzá az eszközhöz az elérhető IP-címekből.

Vannak bizonyos magán IP címtartományok, amelyeket a routerek használnak erre a célra. Ami használt, attól függ, hogy ki tette az útválasztót, vagy hogyan állította be a dolgokat magad. Ezek a privát IP-tartományok a következők:

10.0.0.0 – 10.255.255.255: Ha Ön a Comcast / Xfinity ügyfél, akkor az internetszolgáltató által megadott útválasztó e címeken címeket ad ki. Néhány más internetszolgáltató is használja ezeket a címeket a routereken, ugyanúgy, mint az Apple AirPort routereken.
192.168.0.0 – 192.168.255.255: A legtöbb kereskedelmi forgalomirányító úgy van beállítva, hogy IP-címeket hozzon létre ebben a tartományban. Például a legtöbb Linksys router használja a 192.168.1.0 hálózatot, míg a D-Link és a Netgear mind a 198.168.0.0 tartományt
172.16.0.0 – 172.16.255.255: Ezt a tartományt ritkán használják a kereskedelmi forgalmazók alapértelmezésben.
169.254.0.0 – 169.254.255.255: Ez egy speciális tartomány, amelyet az Automatic Private IP Addressing nevű protokoll használ. Ha a számítógép (vagy más eszköz) úgy van beállítva, hogy automatikusan lekérje az IP-címét, de nem találja meg a DHCP-kiszolgálót, akkor ebbe a tartományba tartozik egy cím. Ha látja az egyik címet, azt jelzi, hogy a készülék nem érte el a DHCP szervert, amikor eljött az ideje, hogy IP-címet kapjon, és hálózati rovatot vagy problémát okozhat az útválasztóban.

A dinamikus címekkel kapcsolatos dolog az, hogy néha megváltozhatnak. A DHCP szerverek IP-címeket bérelnek az eszközökön, és ha ezek a lízingek fel vannak töltve, az eszközöknek meg kell újítaniuk a lízinget. Néha az eszközök más IP címet fognak kapni a kiszolgáló hozzárendelt címekből.

Az idő nagy részében ez nem nagy dolog, és minden "csak dolgozik". Előfordulhat azonban, hogy a készüléknek olyan IP-címet kell megadnia, amely nem változik. Például előfordulhat, hogy olyan eszközzel rendelkezik, amelyet manuálisan kell elérnie, és könnyebben emlékeznek egy IP-címre, mint egy névre. Vagy talán vannak bizonyos alkalmazások, amelyek csak IP-címüket használó hálózati eszközökhöz kapcsolódhatnak.

Ilyen esetekben statikus IP-címet rendelhet hozzá ezekhez az eszközökhöz. Ennek több módja van. A készüléket manuálisan állíthatja be egy statikus IP-címmel, bár ez néha lehetetlen. A másik, még elegánsabb megoldás az, hogy konfigurálja a routert statikus IP-címek hozzárendeléséhez bizonyos eszközökhöz a DHCP-kiszolgáló dinamikus hozzárendelése során. Ily módon az IP-cím soha nem változik, de nem szakítja meg a DHCP-eljárást, amely mindent elgondolkodva működik.