Основи та принципи адресації в мережі інтернет

Для безвідмовного функціонування глобальної мережі необхідно, щоб кожен сервер в інтернеті мав власну адресу. Раніше це забезпечувалося протоколом IPv4/. Тепер активно впроваджується його досконаліша версія – протокол IPv6. Щоб повноцінно користуватися інтернетом необхідно знати, як вони функціонують і чим відрізняються один від одного.

Подання адреси

Всесвітня мережа містить гігантський обсяг інформації. Дані розташовані на величезній кількості серверів. Кожен із них має свій унікальний домен у мережі інтернет, за допомогою якого його легко знайти. Незважаючи на те, що серверів у мережі налічуються мільярди, кожен із них можна розшукати за його допомогою. Адресація в інтернеті це важлива частина його функціонування.

Зазвичай, коли говорять про адресу, використовують доменне ім’я. Одним із відомих прикладів є, наприклад, домен www.google.com. Однак такого роду найменування призначене здебільшого для зручності користувачів. Для комп’ютерів адресою є група з чотирьох цифр такого виду: a.b.c.d (з цифрами замість символів). На кожному з чотирьох місць, розділених крапками, може використовуватися ціле число в проміжку від 0 до 255. Ця послідовність цифр називається IP-адресою. Незважаючи на досить простий вигляд, у такий спосіб можна адресувати 2^32 ступені адрес.

Коли користувач у рядку браузера набирає літерну адресу (доменне ім’я), комп’ютер звертається до DNS-сервера, щоб дізнатися про те, яка IP-адреса йому відповідає. Після того, як відповідь отримано, браузер здійснює перехід і дає змогу користувачеві ознайомитися зі вмістом сторінки.

Символьна адреса виконує додаткові функції. Остання її частина вказує, у якій країні розташована сторінка або якого роду сайт розташований тут. Наприклад, позначення “.de” в імені говорить про те, що йдеться про німецький сайт, а закінчення імені “.org” вказує на сайт некомерційної організації.

Роль і призначення протоколу IP у моделі TCP/IP

Робота інтернету заснована на використанні моделі TCP/IP. Вона містить у собі сім рівнів.

Протокол IP діє на мережевому рівні.

Ці сім рівнів розташовані ієрархічно таким чином, що кожен із них надає послуги вищому (якщо такий є) і використовує роботу нижчого (за його наявності).

Протокол IP виконує такі функції:

1. Забезпечує унікальність публічних адрес, що видаються в мережі інтернет.
2. Цей протокол забезпечує доставку мережевих пакетів між серверами, створюючи маршрут між ними через проміжні точки.
3. Для роботи використовує нижчий (канальний) рівень.
4. Підтримує роботу вищого (транспортного) рівня.

Він передбачає два основних типи інтернет-адрес: публічні та приватні. Перші мають бути унікальними в усьому світі. Саме їх розглядають як IP-адреси. Треба зауважити, що далеко не завжди виникає необхідність у наявності такої унікальності онлайн.

Наприклад, якщо комп’ютери входять у локальну мережу, їм необхідно спілкуватися тільки в межах цієї мережі. Такі адресні позначення називаються приватними. Їхньою важливою особливістю є те, що в межах усієї всесвітньої мережі вони можуть повторюватися будь-яку кількість разів. Річ у тім, що кожне з них буде використовуватися тільки в межах своєї локальної мережі.

Хости та підмережі

На практиці адресація в мережі інтернет передбачає поділ на підмережі. Тобто кожна IP-адреса ідентифікує мережу і комп’ютер, що входить до неї (його називають хост).

Для того, щоб розібратися в тому, яка частина адреси належить до підмережі, а яка до хоста, застосовується маска підмережі.

IP-адреса складається з чотирьох чисел від 0 до 255. Кожне з цих значень можна виразити за допомогою байта, що складається з восьми бітів. Таким чином йдеться про запис числа в двійковій формі. Розташувавши двійкові значення чотирьох байтів одне за одним, можна отримати чотири байти або 32-розрядне двійкове число.

При цьому певна кількість бітів належатиме до адреси підмережі, а решта – адреса хоста, призначена для ідентифікації комп’ютера всередині підмережі.

Для наочності адресацію в інтернеті буде пояснено на прикладі:

Розглянемо адресу 01011101.10111011.01001000.00110000. У десятковому вигляді вона має такий вигляд: 93.187.72.48. Припустимо, що маска підмережі дорівнює 1111111111.1111111111.1111111111.00000000. У цьому разі IP адреса підмережі – 01011101.10111011.01001000.00000000 або 93.187.72.0. У масці частина адреси, що відповідає хосту, виділена за допомогою нулів. Вона дорівнює 0.0.0.0.48. Таким чином буде ідентифіковано адресу хоста – комп’ютера всередині мережі.

Призначення підмереж

У глобальній комп’ютерній мережі передбачено різні види адрес в інтернеті. Вони називаються класами і діляться залежно від їхніх перших бітів. Кожному з них відповідає певний розмір маски підмережі.

В інтернеті унікальними мають бути тільки цифри, що адресують підмережу. Надалі для адресації стала використовуватися безкласова система, в якій адреса підмережі могла мати будь-яку розумну довжину.

Підмережі призначені для того, щоб давати адреси комп’ютерам, які в них входять. У кожній із них є шлюз, куди надходять пакети із зовнішнього світу. Потім інформація передається комп’ютеру, що знаходиться всередині мережі. Відправлення даних в інтернет відбувається у зворотному порядку.

Важливо! Коли у квартирі або офісі встановлено роутер, він фактично організовує власну підмережу. Коли провайдер роздає інтернет, він у деяких випадках розглядає комп’ютер цього клієнта як такий, що входить у велику підмережу інтернету.

Структура заголовка пакета

Передача інформації в інтернеті відбувається шляхом надсилання та отримання пакетів. Кожен з них рухається за певним маршрутом до того, як досягне точки призначення. Пакет інформації, згідно з документацією, організовано строго певним чином.

Він ділиться на дві частини: заголовок і дані.

Він складається з великої кількості службових полів. Далі описуються основні з них:

1. У полі “Версія” вказується “4”.
2. Далі вказано розмір заголовка. Це поле використовується для того, щоб комп’ютер міг визначити, де починаються дані і чи не відбулося неправильне зчитування інформації.
3. Далі вказана інформація про тип обслуговування. Перша частина довжиною 6 біт визначає клас обслуговування, друга вказує на наявність перевантаження інформаційного каналу.
4. У полі “Розмір пакета” система вказує загальну довжину всього пакета, включно із заголовком і даними. Мінімальне значення дорівнює 20, а максимальне – 65335 байт.
5. Ідентифікатор важливий у тих випадках, коли в процесі передавання мережевий пакет було розбито на частини. У кожній з них має бути вказано такий ідентифікатор для того, щоб збірка була проведена правильно.
6. Прапори надають додаткову інформацію про проведення фрагментації.
7. Час життя визначає, що робити з тими даними, які не потрапили до одержувача, через зазначений час їх буде знищено в разі невдалого транспортування.

У пакеті також є інші дані, необхідні для організації передачі мережевого пакета споживачеві.

Версії протоколу IP: IPv4 і IPv6

Нині існують два варіанти протоколу інтернету: IPv4 і IPv6. Другий із них можна розглядати як вищий щабель розвитку першого.

Як відомо, IPv4 надає користувачам 32-бітові адреси. Кількість серверів нині стрімко зростає. Це посилює необхідність істотного збільшення адресного простору. Протокол IPv6 забезпечує 128-бітові адреси серверів.

Переваги IPv6

Цей протокол відомий тим, що має такі переваги:

1. У ньому відсутня необхідність використовувати трансляцію мережевих адрес (NAT).
2. Тут є стільки адрес, що немає необхідності ділити їх на публічні або приватні.
3. Механізм маршрутизації було доопрацьовано, він став простішим і ефективнішим.
4. При використанні цього протоколу застосовується автоконфігурування.
5. Формат заголовка було спрощено.

Під час роботи з цим протоколом підтримка конфіденційності є вбудованою.

Основні відмінності протоколів

Адреса в IPv4 є 32-бітною і записується у вигляді чотирьох цілих чисел, що не перевищують 255. В IPv6 її записують у вигляді восьми чотиризначних шістнадцяткових цифр. Ось приклад: 3ffe:1904:4546:3:201:f8ff:fe22:68cf.

Відмінності не тільки в розрядності та формі записів. Змінився механізм функціонування. Він став не тільки якіснішим і надійнішим, а й простішим.

Процедура того, як дається адреса в інтернеті, при цьому не змінилася.

Вичерпання адресного простору

Протокол версії IPv4 здатний адресувати величезну кількість серверів. Однак інтернет розвивається настільки стрімко, що цих можливостей уже недостатньо. У відповідь на зростаючі вимоги було розроблено IPv6, який істотно розширює адресний простір. У разі його використання вичерпання адресного простору в найближчі роки не очікується.

Робота з IPv6

Для того, щоб виконати підключення, потрібно відкрити Панель керування, перейти в мережеві налаштування і вибрати потрібне мережеве підключення.

Натиснувши на кнопку “Властивості” можна провести налаштування.

Як увімкнути

Якщо зайти у властивості підключення, потрібно на першій сторінці прибрати галочку з IPv4 і поставити в рядку IPv6. Вибравши цей рядок, потрібно перейти у “Властивості”. Якщо провайдер використовує статичну адресу, потрібно відзначити це в списку і ввести параметри, потім підтвердити їх.

Після цього з’єднання з протоколом IPv6 почне працювати.

Автоналаштування

Деякі провайдери автоматично надають дані для підключення. Щоб цим скористатися, потрібно на сторінці, де вводять параметри з’єднання, у списку вказати, що адреса буде отримана в автоматичному режимі. Потім натискають OK для підтвердження.

Альтернативна конфігурація

Під час встановлення параметрів з’єднання потрібно вирішити, як будуть обрані DNS-сервери. Вони можуть бути отримані автоматично або як альтернативна конфігурація вказані користувачем.

Перевірка IPv6

Після того, як налаштування зроблено, можна перевірити наявність підключення. Для цього можна запустити консоль і набрати таку команду.

netsh interface ipv6 show interface "Підключення по локальній мережі"

Потім потрібно натиснути Enter. Після цього буде видано інформацію про наявність підключення.

У лапках вказують назву підключення, яке перевіряється.

IPv6 і VPN

Протокол IPv6 здатний працювати з більшістю наявних мереж VPN. Для цього можна використовувати як платні, так і безкоштовні мережі.

Використання приватних приватних мереж дасть змогу використовувати переваги цього протоколу інтернету під час доступу до них.

Адресація інтернету за допомогою протоколів IPv4 і IPv6 забезпечує безвідмовне функціонування глобальної мережі. Впровадження досконалішої версії дасть змогу усунути ризик вичерпання адрес серверів.