IP-адресация — основа, с которой начинается Internet. В статье рассказываем о том, что такое IP-адрес, для чего нужен и как его определить.
Интернет был изобретен как концепция в эпоху холодной войны, то есть в 50-х годах. Тогда произошел скачок в развитии цифровой техники, и правительство США решило, что традиционные средства связи слишком уязвимы, и дало задачу на разработку коммуникационных методов нового поколения.
За дело взялась корпорация RAND и Пол Бэран в частности. Ему понравилась идея объединения вычислительных машин в единую сеть и передача между ними маленьких отрывков информации — пакетов. Эти пакеты по задумке могли транслироваться не только от одного компьютера к другому, но и через промежуточные узлы, которые в будущем получат название «маршрутизаторы».
В итоге Пентагон одобряет концепт и поручает всемирно известной компании AT&T разработать прототип. Она, в свою очередь, сообщает, что реализовать такое невозможно. На этом Internet мог умереть еще в зародыше, но США учреждают агентство передовых исследовательских проектов ARPA. Ее генеральный директор Ларри Робертс наталкивается на научный труд Уэсли Кларка, который почти в точности копирует изыскания Бэрана. Робертс отправляется на симпозиум, чтобы утвердить идею в качестве рабочей модели, и там выясняет, что национальная физическая лаборатория Англии — NPL уже создала функционирующую сеть.
Вернувшись домой в США, он создает собственное детище, которое получает название Arpanet, а первое сообщение, которое прошло путь длиной в 640 км между двумя университетами, было отправлено 29 октября 1969 г. Именно эту дату и можно считать отправной точкой развития современного Internet.
Что такое IP
Итак, Internet стремительно развивается, кабели прокладываются под землей, на дне океана, и вскоре сеть окутывает весь земной шар. Отсюда и название — всемирная паутина.
Очевидно, что такая глобализация требует стандартизации, чтобы компьютер в Австралии, который принимает пакет информации из Франции, понимал, что с ним делать.
Появляются документы, точно описывающие принципы, по которым должен работать Internet, и эта документация получает название Internet Protocol — IP или интернет-протоколы, а основа, с которой они начинаются, — сетевая адресация или IP-адресация.
Что такое MAC-адрес
Что из себя представляет сетевая адресация? Глобальная сеть состоит из мелких локальных подсетей: внутри квартиры, офиса, дома, бизнес-центра и так далее. В одной такой подсети, а вернее, канальной среде находится масса устройств: смартфоны, планшеты, компьютеры, умные чайники, роботы-пылесосы и так далее. Все они получают доступ к глобальному internet (далее — интернет) через «окно» — маршрутизатор.
Чтобы пакеты между всеми этими устройствами доходили друг до друга, нужны данные отправителя и адресата. В канальных средах в роли этих данных используются MAC-адреса. Это уникальные идентификаторы, которые есть у сетевых карт, Bluetooth-наушников, умных телевизоров и, в принципе, у всех устройств в подсети.
MAC-адрес — 48-битный физический адрес сетевого адаптера. Первые 24 бита — уникальный идентификационный номер производителя. Вторые — номер, который этим производителем назначается конкретному устройству. Чтобы избежать повторений и путаницы, выдачу MAC-адресов контролирует организация IEEE RAC.
Что такое IP-адрес и как он работает
Как бы ни были удобны MAC-адреса, их слишком много, чтобы работать с ними в пространстве глобального интернета. Именно для этого и нужны подсети и окно в них — маршрутизатор, который имеет свой, теперь уже IP-адрес.
Иными словами, задача маршрутизатора — связывать канальные среды воедино, находить кратчайший путь от одной к другой и передавать данные между ними, используя IP-адресацию.
Итак, что же такое IP-адрес? Это 4-байтное число, которое разделено на октеты. В каждом октете цифра может иметь значение от 0 до 255 — всего 256 возможных чисел.
Ключевое отличие IP-адресации от MAC-адресации в том, что уникальный адрес назначается не каждому конкретному устройству подсети (MAC), а всей подсети или канальной среде.
Для этого IP-адрес разбивается на две части. Его старшая часть — адрес подсети, и она одинаковая для всех устройств внутри этой подсети. Младшая часть — идентификатор: адрес конкретного устройства в рамках имеющейся подсети. Соответственно, он для каждой машины разный.
Для понимания того, какие числа в IP-адресе относятся к подсети, а какие — к определенному устройству, используют маску подсети.
Во избежание появления дубликатов и путаницы по аналогии с MAC-адресами, выдачу IP-адресов контролирует сеть организаций со своей строгой иерархией.
Во главе — корпорация по управлению доменами и IP-адресами ICANN. Следом идет администрация адресного пространства интернета — IANA, выдающая IP-адреса блоками для региональных регистраторов — RIR. Последние выдают блоки поменьше локальным регистраторам, то есть крупным провайдерам — LIR. Те, в свою очередь, дают адреса мелким провайдерам, а уже они назначают IP-адреса в своих подсетях внутри, например, жилого квартала.
Что такое DNS
DNS — это система доменных имен или domain name system. Задача системы банальна: человеку сложно запоминать цифры — куда проще держать в памяти буквы и имена. Именно поэтому вместо 142.250.185.238 в строке браузера мы вводим google.ru.
Этот запрос попадает на DNS-сервер, в котором хранится таблица, где каждое имя соответствует определенному IP-адресу. Затем сервер преобразует запрос из буквенного в цифровой, и так мы попадаем на google.ru.
Типы IP-адресов
Что такое IPV4 и IPV6
IPV4 — это интернет-протокол четвертой версии, IPV6 — соответственно, шестой. В чем отличия? Если не вникать в сложные технические подробности — в длинах адресов.
Дело тут в том, что разработчики IPV4 не предполагали такого быстрого проникновения интернета в массы и уж тем более не рассчитывали на то, что выходить в сеть будут не только компьютеры, но и чайники с холодильниками, и так запаса 32-бит адресации просто не хватит на все устройства. Для понимания: количество возможных IP-адресов в четвертой версии протокола — чуть больше четырех млрд.
Именно эту проблему и решает IPV6 со своими 128-бит адресами, благодаря которым их доступное число достигает 340 282 366 920 938 000 000 000, или 340 ундециллионов.
Что такое частные и публичные IP-адреса
Проблему с нехваткой IP-адресов в четвертом протоколе можно решить с помощью NAT — Network Address Translation или преобразования сетевых адресов.
Работает это так. Одному из компьютеров подсети с частным (немаршрутизируемым, невидимым из глобальной сети интернет) IP-адресом нужно переслать пакет другому компьютеру, но уже за пределами локальной подсети, то есть в глобальную сеть интернет. Для этого нужен публичный (маршрутизируемый, видимый из глобальной сети интернет) IP-адрес. Для этой задачи и существует NAT, который на время присваивает пересылаемому пакету свой собственный публичный адрес, чтобы потом принять на него ответ. Когда он принят, публичный адрес изменяется обратно на частный. Проблема тут в том, что этот публичный адрес нефиксированный и постоянно меняется.
Это затруднение решается путем запроса у провайдера своего собственного публичного адреса. Как правило, услуга платная и в России стоит порядка 150 руб./мес. Но так ваш компьютер или роутер будут «видны» в глобальной сети — можно создать свой собственный сервер или хранилище файлов, чтобы получить к ним доступ из любой точки мира.
Как узнать свой IP-адрес
Узнать свой IP-адрес — легко. Достаточно воспользоваться сервисом 2ip.ru. Он укажет наименование вашего провайдера, локацию, в которой вы находитесь, а также другие сведения.
Определить принадлежность вашего IP-адреса к частным или публичным еще проще. Если он начинается с цифр 10, 127, 169, 172, 192 — он частный, и вы работаете с всемирной сетью через NAT, во всех остальных случаях адрес публичный и видимый из глобальной сети.