כיצד כתובות IP עובדות?

כל התקן המחובר לרשת - מחשב, מחשב לוח, מצלמה, מה שלא יהיה - זקוק למזהה ייחודי, כך שמכשירים אחרים ידעו כיצד להגיע אליו. בעולם של רשתות TCP / IP, המזהה הוא כתובת פרוטוקול האינטרנט (IP).

אם עבדת עם מחשבים לכל כמות זמן, סביר להניח שנחשפת לכתובות IP - אלה רצפים מספריים שנראים כמו 192.168.0.15. רוב הזמן, אנחנו לא צריכים להתמודד איתם ישירות, שכן המכשירים שלנו ורשתות לטפל הדברים מאחורי הקלעים. כאשר אנחנו צריכים להתמודד איתם, לעתים קרובות אנו רק בצע הוראות לגבי מה מספרים לשים שם. אבל, אם אי פעם רצית לצלול קצת יותר עמוק לתוך מה מספרים אלה מתכוון, מאמר זה בשבילך.

למה שיהיה לך אכפת? ובכן, ההבנה כיצד כתובות IP עובדת חיונית אם תרצה אי פעם לפתור בעיות מדוע הרשת שלך אינה פועלת כראוי, או מדוע מכשיר מסוים אינו מחבר את הדרך שבה אתה מצפה לכך. בנוסף, אם אי פעם צריך להגדיר משהו קצת יותר מתקדם, כמו אירוח שרת משחק או שרת מדיה שאליו חברים מהאינטרנט יכול להתחבר, אתה צריך לדעת משהו על כתובת ה- IP. בנוסף, זה די מרתק.

הערה: אנחנו הולכים להיות המכסים את היסודות של כתובת IP במאמר זה, סוג של דברים שאנשים משתמשים בכתובות IP, אבל אף פעם לא ממש חשבתי עליהם הרבה, אולי כדאי לדעת. אנחנו לא הולכים להיות חלק המכשירים מתקדמים יותר, או ברמה מקצועית, כמו כיתות IP, ניתוב classless, ו subnetting מותאם אישית ... אבל אנו מצביעים על כמה מקורות לקריאה נוספת כמו שאנחנו הולכים יחד.

מהי כתובת IP?

כתובת IP מזהה באופן ייחודי התקן ברשת. ראית את הכתובות האלה בעבר; הם נראים בערך כמו 192.168.1.34.

כתובת IP היא תמיד סדרה של ארבעה מספרים כאלה. כל מספר יכול לנוע בין 0 ל 255. אז, טווח כתובת IP מלא נע בין 0.0.0.0 ל 255.255.255.255.

הסיבה שכל מספר יכול להגיע רק עד 255 היא שכל אחד מהמספרים הוא למעשה מספר בינארי בן שמונה ספרות (נקרא לפעמים octet). ב octet, המספר אפס יהיה 00000000, בעוד מספר 255 יהיה 11111111, המספר המרבי של האוקקטט יכול להגיע. כתובת ה- IP שהזכרנו קודם (192.168.1.34) בינארי תיראה כך: 11000000.10101000.00000001.00100010.

מחשבים עובדים עם הפורמט הבינארי, אבל אנחנו בני האדם מוצאים את זה הרבה יותר קל לעבוד עם הפורמט העשרוני. עם זאת, בידיעה כי הכתובות הן למעשה מספרים בינאריים יעזור לנו להבין מדוע כמה דברים המקיפים כתובות IP לעבוד בדרך שהם עושים.

אבל אל תדאג! אנחנו לא הולכים לזרוק הרבה בינארי או מתמטיקה לך במאמר זה, אז פשוט לשאת איתנו עוד קצת.

שני חלקי כתובת IP

כתובת ה- IP של המכשיר מורכבת למעשה משני חלקים נפרדים:

• ת. ז רשת: מזהה הרשת הוא חלק מכתובת ה- IP החל משמאל שמזהה את הרשת הספציפית שבה ממוקם ההתקן. ברשת ביתית טיפוסית, שבה למכשיר יש את כתובת ה- IP 192.168.1.34, החלק 192.168.1 של הכתובת יהיה מזהה הרשת. זה מותאם אישית כדי למלא את החלק הסופי חסר עם אפס, אז אנחנו יכולים לומר כי מזהה הרשת של המכשיר הוא 192.168.1.0.
• מזהה מארח: המזהה המארח הוא החלק של כתובת ה- IP שלא נלקח על ידי מזהה הרשת. הוא מזהה מכשיר ספציפי (בעולם TCP / IP, אנו קוראים התקני "hosts") ברשת. אם תמשיך את הדוגמה של כתובת ה- IP 192.168.1.34, המזהה המארח יהיה 34 - המזהה הייחודי של המארח ברשת 192.168.1.0.

ברשת הביתית שלך, ייתכן שתראה מספר התקנים עם כתובת IP כגון 192.168.1.1, 192.168.1.2, 192.168.1 30 ו- 192.168.1.34. כל אלה הם התקנים ייחודיים (עם מזהי מארח 1, 2, 30 ו -34 במקרה זה) באותה רשת (עם מזהה הרשת 192.168.1.0).

כדי לדמיין את כל זה קצת יותר טוב, בואו נפנה אנלוגיה. זה די דומה איך כתובות רחוב לעבוד בתוך העיר. קח כתובת כמו 2013 Paradise Street. שם הרחוב הוא כמו מזהה הרשת, ומספר הבית הוא כמו מזהה המארח. בתוך העיר, שני רחובות לא יקראו את אותו הדבר, בדיוק כמו אין שני מזהי רשת באותה רשת יהיה שם זהה. על רחוב מסוים, כל מספר הבית הוא ייחודי, בדיוק כמו כל iDs מארח בתוך מזהה רשת מסוים הם ייחודיים.

מסכת Subnet

אז, איך המכשיר שלך לקבוע איזה חלק של כתובת ה- IP הוא מזהה הרשת ואיזה חלק את מזהה המארח? לשם כך, הם משתמשים במספר השני שתמיד תראה יחד עם כתובת IP. מספר זה נקרא מסיכת רשת המשנה.

ברוב הרשתות הפשוטות (כמו אלה שבבתי עסק או עסקים קטנים), תראה מסכות רשת משנה כמו 255.255.255.0, כאשר כל ארבעת המספרים הם 255 או 0. המיקום של השינויים מ 255 ל 0 מציין את החלוקה בין רשת ומזהה מארח. 255 "מסכה החוצה" את מזהה הרשת מהמשוואה.

הערה: מסיכות המשנה הבסיסיות שאנו מתארים כאן נקראות מסיכות ברירת מחדל של תת רשת. הדברים נעשים מורכבים יותר מזה ברשתות גדולות יותר. אנשים משתמשים לעתים קרובות במסכות מותאמות אישית של תת רשת (כאשר המיקום של ההפסקה בין אפסים ואלו משתנה בתוך אוקטט) כדי ליצור רשתות משנה מרובות באותה רשת. זה קצת מעבר להיקף של מאמר זה, אבל אם אתה מעוניין, סיסקו יש מדריך טוב למדי על subnetting.

כתובת שער ברירת המחדל

בנוסף לכתובת ה- IP עצמה ולמסכת המשנה המשויכת, תראה גם כתובת שער ברירת מחדל הרשומה יחד עם מידע כתובת IP. בהתאם לפלטפורמה שבה אתה משתמש, כתובת זו עשויה להיקרא אחרת. לפעמים זה נקרא "נתב", "כתובת נתב", נתיב ברירת המחדל, "או פשוט" שער ". כל אלה הם אותו דבר. זוהי כתובת ה- IP של ברירת המחדל שאליה המכשיר שולח נתוני רשת כאשר נתונים אלה מיועדים לעבור לרשת אחרת (אחת עם מזהה רשת שונה) מזו שבה המכשיר פועל.

הדוגמה הפשוטה ביותר לכך נמצאת ברשת ביתית טיפוסית.

אם יש לך רשת ביתית עם מספר מכשירים, סביר להניח שיש לך נתב המחובר לאינטרנט באמצעות מודם. נתב זה עשוי להיות מכשיר נפרד, או שהוא עשוי להיות חלק מודם / מודול נתב יחידה שסופק על ידי ספק האינטרנט שלך. הנתב יושב בין המחשבים וההתקנים ברשת שלך לבין המכשירים הפונים לציבור יותר באינטרנט, עובר (או מנתב) את התנועה קדימה ואחורה.

נניח שאתה מפעיל את הדפדפן שלך ופונה אל www.howtogeek.com. המחשב שלך שולח בקשה לכתובת ה- IP של האתר שלנו. מאחר שהשרתים שלנו נמצאים באינטרנט ולא ברשת הביתית שלך, התנועה נשלחת מהמחשב שלך לנתב שלך (השער), והנתב שלך מעביר את הבקשה לשרת שלנו. השרת שולח את המידע הנכון בחזרה לנתב שלך, שמנתב את המידע בחזרה למכשיר שביקש אותו, ואתה רואה את האתר שלנו צץ בדפדפן שלך.

בדרך כלל, הנתבים מוגדרים כברירת מחדל כדי לקבל את כתובת ה- IP הפרטית שלהם (כתובתם ברשת המקומית) כמזהה המארח הראשון. כך, למשל, ברשת ביתית המשתמשת ב - 192.168.1.0 עבור מזהה רשת, הנתב בדרך כלל יהיה 192.168.1.1. כמובן, כמו רוב הדברים, אתה יכול להגדיר את זה כדי להיות משהו אחר אם אתה רוצה.

שרתי DNS

יש פיסת מידע סופית אחת שתוצג לצד כתובת ה- IP של ה- IP, מסיכת רשת המשנה וכתובת ברירת המחדל של שער השער: הכתובות של שרת אחד או שניים של DNS Domain Name System. אנו בני האדם עובדים הרבה יותר טוב עם שמות מאשר כתובות מספריות. הקלדה www.howtogeek.com בשורת הכתובת של הדפדפן שלך היא הרבה יותר קלה מאשר לזכור ולהקליד את כתובת ה- IP של האתר שלנו.

DNS עובד כמו ספר טלפונים, מחפש דברים קריא כמו אדם כמו שמות אתרים, והמרת אלה לכתובות IP. DNS עושה זאת על ידי אחסון כל המידע במערכת של שרתי DNS מקושרים ברחבי האינטרנט. המכשירים שלך צריכים לדעת את הכתובות של שרתי DNS שאליהן יש לשלוח את השאילתות שלהם.

ברשת טיפוסית או ביתית טיפוסית, כתובות ה- IP של שרת ה- DNS הן לעתים קרובות כתובת ברירת המחדל של שער השער. התקנים שולחים את שאילתות ה- DNS לנתב שלך, ולאחר מכן מעביר את הבקשות לכל שרתי ה- DNS שהנתב מוגדר להשתמש בהם. כברירת מחדל, אלה הם בדרך כלל שרתי ה- DNS שמספק שירותי האינטרנט שלך, אך באפשרותך לשנות אותם לשימוש בשרתי DNS שונים, אם תרצה בכך. לפעמים, ייתכן שתצליח יותר באמצעות שרתי DNS המסופקים על ידי צדדים שלישיים, כגון Google או OpenDNS.

מה ההבדל בין IPv4 ו- IPv6??

ייתכן גם שמת לב בעת גלישה דרך הגדרות סוג אחר של כתובת IP, הנקראת כתובת IPv6. סוגי כתובות ה- IP עליהן דיברנו עד כה הן כתובות המשמשות את IP 4 (IPv4) - פרוטוקול שפותח בשנות ה -70 המאוחרות. הם משתמשים ב -32 סיביות בינאריות שדיברנו עליהן (בארבע אוקטטות) כדי לספק סך של 4.29 מיליארד כתובות אפשריות ייחודיות. אמנם זה נשמע כמו הרבה, כל הכתובות הזמינות לציבור הוקצו מזמן לעסקים. רבים מהם אינם בשימוש, אבל הם מוקצים ובלתי זמין לשימוש כללי.

באמצע שנות התשעים, מודאג לגבי המחסור הפוטנציאלי של כתובות IP, האינטרנט כוח המשימה ההנדסית (IETF) תוכנן IPv6. IPv6 משתמש בכתובת 128 סיביות במקום בכתובת 32 סיביות של IPv4, ולכן המספר הכולל של כתובות ייחודיות נמדד ב- undecillions - מספר גדול מספיק, כי לא סביר שיהיה אי פעם.

בניגוד לסימון העשרוני המנוקד ב- IPv4, כתובות IPv6 מתבטאות בשמונה קבוצות של מספרים, מחולקות לפי קולונים. לכל קבוצה יש ארבע ספרות הקסדצימליות המייצגות 16 ספרות בינאריות (אז זה נקרא "הקסטט"). כתובת IPv6 טיפוסית עשויה להיראות כך:

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

העניין הוא, המחסור בכתובות IPv4 שגרם כל הדאגה בסופו של דבר להיות מפחית במידה רבה על ידי שימוש מוגבר של כתובות IP פרטיות מאחורי נתבים. יותר ויותר אנשים יצרו רשתות פרטיות משלהם, תוך שימוש באותן כתובות IP פרטיות שאינן חשופות לציבור.

לכן, למרות IPv6 הוא עדיין שחקן מרכזי, כי המעבר עדיין יקרה, זה מעולם לא קרה במלואו כמו חזה - לפחות לא עדיין. אם אתה מעוניין ללמוד יותר, לבדוק את ההיסטוריה ואת ציר הזמן של IPv6.

איך מכשיר מקבל כתובת ה- IP שלו?

עכשיו שאתה יודע את היסודות של איך כתובות ה- IP עבודה, בואו נדבר על איך מכשירים לקבל את כתובות ה- IP שלהם מלכתחילה. יש באמת שני סוגים של הקצאות IP: דינמי ו סטאטי.

כתובת IP דינמית מוקצית באופן אוטומטי כאשר התקן מתחבר לרשת. הרוב המכריע של רשתות היום (כולל הרשת הביתית) להשתמש במשהו שנקרא Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) כדי לגרום לזה לקרות. DHCP מובנה בנתב שלך. כאשר התקן מתחבר לרשת, הוא שולח הודעת שידור המבקשת כתובת IP. DHCP מיירט את ההודעה, ולאחר מכן מקצה כתובת IP להתקן זה מתוך מאגר כתובות IP זמינות.

ישנם מסוימים כתובת IP פרטית טווחי נתבים ישתמשו למטרה זו. אשר משמש תלוי מי עשה את הנתב, או איך יש לך להגדיר את הדברים בעצמך. טווחי IP פרטיים אלה כוללים:

• 10.0.0.0 - 10.255.255.255: אם אתה לקוח Comcast / Xfinity, הנתב שסופק על-ידי ספק שירותי האינטרנט שלך מקצה כתובות בטווח זה. כמה ספקי שירותי אינטרנט אחרים משתמשים גם בכתובות אלה על הנתבים שלהם, וכך גם Apple על נתבי AirPort שלהם.
• 192.168.0.0 - 192.168.255.255: רוב הנתבים המסחריים מוגדרים להקצאת כתובות IP בטווח זה. לדוגמה, רוב נתבי Linksys משתמשים ברשת 192.168.1.0, בעוד ש- D-Link ו- Netgear משתמשים בטווח של 198.168.0.0
• 172.16.0.0 - 172.16.255.255: טווח זה משמש לעתים נדירות על ידי ספקים מסחריים כברירת מחדל.
• 169.254.0.0 - 169.254.255.255: זהו טווח מיוחד המשמש פרוטוקול בשם כתובת IP פרטית אוטומטית. אם המחשב שלך (או התקן אחר) מוגדר כדי לאחזר את כתובת ה- IP שלו באופן אוטומטי, אך לא ניתן למצוא שרת DHCP, הוא מקצה לעצמו כתובת בטווח זה. אם אתה רואה אחת מהכתובות האלה, הוא אומר שהמכשיר שלך לא הצליח להגיע לשרת DHCP כאשר הגיע הזמן לקבל כתובת IP, וייתכן שיש לך בעיה ברשת או בעיות עם הנתב שלך.

הדבר על כתובות דינמיות הוא שהם יכולים לפעמים לשנות. שרתי DHCP שוכרים כתובות IP למכשירים, וכאשר חוזי השכירות הללו עולים, על המכשירים לחדש את החוזה. לפעמים, התקנים יקבלו כתובת IP אחרת מתוך מאגר הכתובות שהשרת יכול להקצות.

רוב הזמן, זה לא עניין גדול, והכל יהיה "פשוט לעבוד". עם זאת, ייתכן שתרצה לתת למכשיר כתובת IP שאינה משתנה. לדוגמה, אולי יש לך מכשיר שאתה צריך לגשת באופן ידני, ואתה מוצא את זה יותר קל לזכור כתובת IP מאשר שם. או אולי יש לך יישומים מסוימים שיכולים להתחבר רק להתקני רשת באמצעות כתובת ה- IP שלהם.

במקרים אלה, ניתן להקצות כתובת IP סטטית להתקנים אלה. יש כמה דרכים לעשות את זה. ניתן להגדיר את ההתקן באופן ידני עם כתובת IP סטטית, אם כי לפעמים זה יכול להיות janky. הפתרון השני, האלגנטי יותר הוא להגדיר את הנתב שלך להקצות כתובות IP סטטיות להתקנים מסוימים במהלך מה שבדרך כלל יהיה משימה דינמית על ידי שרת DHCP. בדרך זו, כתובת ה- IP אף פעם לא משתנה, אבל אתה לא להפריע את תהליך DHCP כי שומר על הכל עובד בצורה חלקה.