IP-адрес – словосочетание, знакомое каждому, кто пользуется Интернетом. Что оно обозначает, как используется? Какую информацию можно узнать из IP-адреса, из каких символов он состоит и что означает его написание? Об этом рассказываем в нашей статье.
Что такое IP-адрес и о чём он может рассказать пользователем сети Интернет? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо понимать, как устроены сети и сами подсети, по какому принципу и каким образом обеспечивается коммуникация между ними и различными устройствами, входящими в единую структуру. Как узнать, какой IP-адрес у устройства, например, у компьютера, что представляет собой маска подсети, по какому принципу это всё друг с другом связано – объясняем в этом материале.
Подсети: что нужно о них знать
Сеть объединяет в себе несколько устройств, которые, в свою очередь, объединены в группы и управляются централизованно. Друг с другом эти устройства могут особым образом коммуницировать. Кроме того, сеть – это может быть ещё и определённый диапазон, в котором находятся IP-адреса. Этот диапазон либо выдаётся регистратором, если речь идёт о физической определённой сети, либо определяется самостоятельно.
Адреса, как правило, различаются, имеют разные цифровые обозначения, однако они могут и пересекаться. Чтобы этого не происходило, сеть делится на определённые сегменты, в том числе на подсети.
Подсеть – это наименьший по объёму и размеру сегмент крупной единой сети. В подсеть входят небольшие адреса. Между собой подсети не пересекаются, а их размеры зависят от маски подсети.
Что нужно знать об IP-адресе
IP – это межсетевой протокол. По сути, это аббревиатура англоязычного словосочетания Internet Protocol. С технической точки зрения это протокол, относящийся к третьему уровню сети. Он используется для адресации внутрисетевых узлов и для маршрутизации блоков (пакетов) данных, которые передаются. IP-адрес компьютера или другого устройства включён в межсетевой протокол, то есть в его структуру, и считается одной из его базовых составляющих.
Под IP-адресом, согласно определению, понимается идентификатор смартфона, компьютера, ноутбука, принтера и любого другого устройства, присутствующего в Сети. Идентификатор всегда уникален, в нём содержится информация об устройстве.
Составляющие IP-адреса зависят от протокола и его версии: это может быть версия IPv4 или версия IPv6. Если речь идёт о IPv4, то IP-адрес – это число. В него входят четыре байта или 32 битов. Можно перевести его также и в двоичную систему, что часто делается для удобства. В таком написании он разбивается по определённым числовым группам в двоично-десятичной системе: в структуре написания адреса под одним байтом будет пониматься каждое число начиная от нуля до 255. Такое написание, к примеру, имеет адрес, который присваивается большей части wi-fi роутеров.
Что касается версии протокола IPv6, то в её структуре IP-адрес записывается в определённой длине – 128 бит. Такой способ определённым образом расширяет спектр возможностей для адресации. Как правило, адрес имеет вид восьми шестнадцатеричных 4-значных чисел. Если написание упрощать, то нули, расположенные в самом начале адреса, убираются.
Сетевые модели и протоколы
Сетевые протоколы – это своего рода своды правил и комплекс действий и их очерёдности, на основании которого между устройствами, подключёнными к Сети, обеспечивается обмен данными и соединение. Разные протоколы, как правило, описывают только определённые, конкретные стороны единого типа связи.
TCP (Transmission Control Protocol)
Это так называемый протокол контроля передачи, относящийся к четвёртому транспортному уровню. Он используется в следующих целях:
- Проверка самого процесса пересылки данных.
- Сегментация готовящихся данных, которые подготавливаются к пересылке.
- Формирование данных в виде пакетов в нужном порядке на этапе их получения.
Надёжность и своевременность доставки данных этот протокол обеспечивает в первую очередь благодаря особому принципу предварительного соединения. Основа этого принципа – так называемые «три рукопожатия», то есть 3 этапа подтверждения доставки данных и повторной отправки тех пакетов, которые были утеряны при «пересылке».
Основной элемент TCP-протокола – это порт, то есть число из 16 бит в диапазоне от единицы до 65535. Благодаря этому набору цифр можно легко определить любое приложение в структуре узла, с которого идёт отправка трафика, или приложение, которое находится на удалённом узле и принимает пакеты – порт получателя.
TCP/IP как сетевая модель и стек протоколов подразумевает простое по логике разделение – в нём предусмотрены уровни. При этом оно в полной мере покрывает все уровни модели OSI. Так, если в OSI 7 уровней, то в TCP/IP их меньше – всего 4.
DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)
Для взаимодействия с маской подсети применяется DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) – прикладной протокол. Он имеет конфигурацию динамического типа и считается широковещательным, и благодаря ему хост может получать IP-настройки в полностью автоматическом виде, а настраивать ничего вручную не нужно.
Маска подсети
Маска подсети – это число из 32 бит, которое используется для разделения так называемой сетевой части. Написание маски – это определённая последовательность двоичных единиц в диапазоне от 0 до 32. Далее для написания оставшейся части используются двоичные нули. Смешивать варианты написания нельзя.
Коммуникация устройств, которые распределены по подсетям, обеспечивается посредством маршрутизации. Какое написание может иметь маска сети или подсети? Оно может быть двоично-десятичным. Кроме того, распространено написание и в формате префикса – номера с цифрами от 0 до 32. Это число – выражение длины маски подсети в битах.
Маршрут и шлюзы подсети
Как пакеты с данными пересылаются от одной IP-сети в другую? Для этого используется роутер (маршрутизатор). Речь идёт о компьютере, у которого есть несколько интерфейсов сетевого типа. На этом компьютере устанавливается специальное программное обеспечение.
Что такое маршрут? В данном случае, это запись в специальной таблице о том, на какое устройство нужно отправить данные с целью дальнейшей пересылки в нужную сеть. Как правило, это или сетевой интерфейс, или конкретный адрес устройства.
Сама таблица, в которой делается соответствующая запись, содержится в маршрутизаторе, то есть в его памяти. Она используется для внесения информации о том, соответствуют ли интерфейсы конкретным адресам.
Основным шлюзом может быть либо специальная операционная система, либо устройство. Его основное назначение – обеспечение оперативной коммуникации между сетями. Наиболее популярным сетевым стеком сегодня остаётся уже упоминавшийся TCP/IP, поэтому сам шлюз часто ассоциируется с маршрутизатором и считается фактически его синонимом. Однако под шлюзом в основном понимается тот маршрут, ведущий к подсетям, маршруты следования к которым в таблице не указаны.
Обратите внимание: если есть два маршрута, имеющие разные маски, то для IP-адреса в итоге определяется маршрут с наиболее длинной маской. Это тот маршрут, который ведёт в самую маленькую подсеть из всех возможных.
Что такое адресный план
Формирование адресного плана – это процесс разбивки единого IP-пространства на несколько подсетей, которые должны иметь равные размеры и строки. Для чего это делается? В первую очередь, для повышения уровня производительности и уровня безопасности.
Представим ситуацию, что в структуре одной компании нужно определённым образом разграничить функционал нескольких департаментов или отделов. Так, для каждой подсети выбираются только конкретные устройства, поэтому сотрудники рекламного отдела не получат доступ к компьютерам, которые используются в юридическом отделе, однако сотрудникам всех департаментов будут открыты пути к серверам.
Зная маску подсети, можно оперативно определить, кто именно находится в её структуре. Входящие в одну подсеть компьютеры пересылают друг другу информацию напрямую, а если необходимо выйти в сеть Интернет, то запрос посылается в шлюз, и это происходит автоматически.
Классовая и бесклассовая адресации
Под классовой адресацией понимается особая структура, в рамках которой пространство по протоколу IPv4 делится на 5 сегментов, то есть классов адресов. Так, для крупных сетей используется класс А, для средних по размеру сетей – В, для небольших – С. Служебные сети относятся к классам E и D. Определить, к какому классу что относится, можно по адресам, а именно – по самым первым битам. По классу также можно определить, сколько может быть внутри одной сети адресов хостов.
Стоит отметить, что использование классовой адресации практиковалось до того, как была изобретена и получила распространение бесклассовая адресация. Она называется Classless InterDomain Routing, сокращённо - CIDR. Это вариант маршрутизации между доменами, и благодаря такому методу пространством адресов можно управлять максимально гибко, поскольку строгие рамки классовой адресации в данном случае отсутствуют.
Основной элемент в структуре CIDR – это Variable Length Subnet Mask. Речь идёт о длине, которую имеет маска, и эта длина – переменная. Сама по себе VLSM-длина может быть любой, начиная от 0 и до 32 бит. В рамках классовой адресации значение было строго фиксированным – 8, 16 или 24 бит с учётом класса. Благодаря VLSM использование подсетей стало гораздо более удобным – этого получилось добиться за счёт вариативности размеров.
Как это происходит на практике? Предположим, администратор следит за работой четырёх департаментов компании, в которых используется разное число ноутбуков. Так, в отделе продаж используется 120 машин, разработчики используют 50 ноутбуков, управленцы – 5, а менеджеры по работе с клиентами – 26 ноутбуков.
Администратор определяет размер блока для каждого из сегментов. Блок может быть либо сопоставимым, либо превышающим реальную потребность, которая выражается в сумме адресов, сетевых и широковещательных. Сегменты определённым образом располагаются – по убыванию, с учётом размера блоков по направлению от максимального к минимальному. Самый большой доступный IP администратор выделяет для отдела продаж, где используется максимальное количество ноутбуков, – он получает то количество адресов, к которому без проблем будут получать доступ все машины.
Аналогичным образом происходит выделение IP для других отделов. Так, для отдела, в котором используется 50 ноутбуков, есть, соответственно, 50 хостов. Администратор выбирает подсеть, которая идёт по величине следующей, и видит, что она «заточена» под обслуживание 62 хостов. То есть для отдела с 50 компьютерами этого будет вполне достаточно. Далее администратор использует меньшую подсеть, рассчитанную на 30 хостов. Для отдела с 26 ноутбуками этого будет достаточно.
Иными словами, для потребностей и нужд каждого отдела администратор выбирал IP с сопоставимым количеством хостов, но учитывал также и реальные условия использования.
