Hvordan fungerer IP-adresser?

Hver enhet som er koblet til en nettverks-datamaskin, nettbrett, kamera, uansett-trenger en unik identifikator, slik at andre enheter vet hvordan de skal nås. I verden av TCP / IP-nettverk er denne identifikatoren IP-adressen (Internet Protocol).

Hvis du har jobbet med datamaskiner for en viss tid, har du sannsynligvis blitt utsatt for IP-adresser - de numeriske sekvensene som ser ut som 192.168.0.15. Mesteparten av tiden trenger vi ikke å håndtere dem direkte, siden våre enheter og nettverk tar vare på de tingene bak kulissene. Når vi må håndtere dem, følger vi ofte bare instruksjoner om hvilke tall som skal legges der. Men hvis du noen gang har ønsket å dykke litt dypere inn i hva disse tallene betyr, er denne artikkelen for deg.

Hvorfor bør du bryr deg? Vel, forstå hvordan IP-adresser fungerer, er viktig hvis du noen gang vil feilsøke hvorfor nettverket ditt ikke fungerer riktig, eller hvorfor en bestemt enhet ikke kobler til måten du forventer det på. Og hvis du noen gang trenger å sette opp noe litt mer avansert, som å være vert for en spillserver eller medieserver som venner fra internett kan koble til, må du vite noe om IP-adressering. I tillegg er det litt fascinerende.

Merk: Vi skal dekke grunnleggende om IP-adressering i denne artikkelen, den typen ting som folk som bruker IP-adresser, men aldri har tenkt mye om dem, vil kanskje vite. Vi skal ikke dekke noen av de mer avanserte eller faglige nivåene, som IP-klasser, klasseløs ruting og tilpasset undernetting ... men vi vil peke på noen kilder for videre lesing mens vi går.

Hva er en IP-adresse?

En IP-adresse identifiserer unikt en enhet på et nettverk. Du har sett disse adressene før; de ser noe ut som 192.168.1.34.

En IP-adresse er alltid et sett med fire tall slik. Hvert nummer kan variere fra 0 til 255. Så går hele IP adresseringsområdet fra 0.0.0.0 til 255.255.255.255.

Årsaken til at hvert tall bare kan nå opp til 255 er at hvert tall er egentlig et åtte siffer binært nummer (noen ganger kalt en oktet). I en oktet vil tallet null være 00000000, mens tallet 255 vil være 11111111, det maksimale antall oktetet kan nå. Den IP-adressen vi nevnte før (192.168.1.34) i binær ville se slik ut: 11000000.10101000.00000001.00100010.

Datamaskiner fungerer med binærformat, men vi mennesker finner det mye lettere å arbeide med desimalformatet. Fortsatt å vite at adressene faktisk er binære tall, vil hjelpe oss å forstå hvorfor noen ting rundt IP-adressene fungerer som de gjør.

Ikke bekymre deg, skjønt! Vi kommer ikke til å kaste mye binær eller matematikk på deg i denne artikkelen, så vær så snill med oss litt lenger.

De to delene av en IP-adresse

En enhetens IP-adresse består egentlig av to separate deler:

Nettverks-ID: Nettverks-ID er en del av IP-adressen fra venstre som identifiserer det bestemte nettverket som enheten ligger på. På et typisk hjemmenettverk, hvor en enhet har IP-adressen 192.168.1.34, vil 192.168.1-delen av adressen være nettverks-ID. Det er egendefinert å fylle ut den manglende endelige delen med null, så vi kan si at nettverks-IDen til enheten er 192.168.1.0.
Verts ID: Verts ID er den delen av IP-adressen som ikke er tatt opp av nettverks-ID-en. Den identifiserer en bestemt enhet (i TCP / IP-verdenen kaller vi enheter "verter") på nettverket. Ved å fortsette vårt eksempel på IP-adressen 192.168.1.34 vil verts ID være 34-vertsens unike ID på 192.168.1.0-nettverket.

På hjemmenettverket ser du kanskje flere enheter med IP-adresse som 192.168.1.1, 192.168.1.2, 192.168.1 30 og 192.168.1.34. Alle disse er unike enheter (med verts ID 1, 2, 30 og 34 i dette tilfellet) på samme nettverk (med nettverks-ID 192.168.1.0).

For å vise alt dette litt bedre, la oss slå på en analogi. Det ligner på hvordan gateadresser fungerer i en by. Ta en adresse som 2013 Paradise Street. Gatenavnet er som nettverks-ID, og husnummeret er som verts-ID. Innenfor en by vil ingen to gater bli navngitt, akkurat som ingen to nettverks-IDer på samme nettverk vil bli navngitt det samme. På en bestemt gate er hvert husnummer unikt, akkurat som alle vertsID-er innenfor et bestemt nettverks-ID er unike.

Nettverksmasken

Så, hvordan avgjør enheten din hvilken del av IP-adressen som er nettverks-ID og hvilken del verts-ID? For det bruker de et andre nummer som du alltid vil se sammen med en IP-adresse. Det nummeret heter subnetmasken.

På de fleste enkle nettverk (som i hjem eller små bedrifter), ser du subnetmasker som 255.255.255.0, der alle fire tallene er enten 255 eller 0. Plasseringen av endringene fra 255 til 0 indikerer delingen mellom nettverk og verts ID. 255-tallet "maskerer ut" nettverks-ID-en fra ligningen.

Merk: De grunnleggende delnettmasker vi beskriver her er kjent som standard subnetmasker. Ting blir mer komplisert enn dette på større nettverk. Folk bruker ofte tilpassede subnetmasker (hvor stillingen av pause mellom nuller og dem skifter innen en oktet) for å opprette flere delnett på samme nettverk. Det er litt utenfor omfanget av denne artikkelen, men hvis du er interessert, har Cisco en ganske god guide til undernetting.

Standard Gateway-adressen

I tillegg til selve IP-adressen og tilhørende delnettmaske, vil du også se en standard gateway-adresse oppført sammen med IP-adresseringsinformasjon. Avhengig av hvilken plattform du bruker, kan denne adressen kalles noe annerledes. Det kalles noen ganger "ruteren", "ruteren adresse," standard rute, "eller bare" gateway. "Dette er alt det samme. Det er standard IP-adressen til hvilken en enhet sender nettverksdata når dataene er ment å gå til et annet nettverk (en med et annet nettverks-ID) enn det enheten er på.

Det enkleste eksempelet på dette er funnet i et typisk hjemmenettverk.

Hvis du har et hjemmenettverk med flere enheter, har du sannsynligvis en router som er koblet til Internett via et modem. Denne ruteren kan være en separat enhet, eller det kan være en del av en modem / router-kombinasjonsenhet som leveres av din internettleverandør. Ruteren sitter mellom datamaskinene og enhetene på nettverket ditt og de mer offentlig-vendte enhetene på internett, passerer (eller dirigerer) trafikk frem og tilbake.

Si at du brann opp nettleseren din og gå til www.howtogeek.com. Datamaskinen sender en forespørsel til IP-adressen til nettstedet vårt. Siden våre servere er på internett i stedet for på hjemmenettverket, blir trafikken sendt fra din PC til ruteren din (gatewayen), og ruteren sender videre forespørselen til serveren vår. Serveren sender den riktige informasjonen tilbake til ruteren din, som deretter ruter informasjonen tilbake til enheten som ba om det, og du ser vår side dukker opp i nettleseren din.

Vanligvis er rutere konfigurert som standard for å ha sin private IP-adresse (deres adresse på det lokale nettverket) som den første verts-IDen. Så for eksempel på et hjemmenettverk som bruker 192.168.1.0 for et nettverks-ID, vil ruteren vanligvis være 192.168.1.1. Selvfølgelig, som de fleste ting, kan du konfigurere det for å være noe annerledes hvis du vil.

DNS-servere

Det er en siste del av informasjonen du vil se tildelt ved siden av en enhetens IP-adresse, subnettmaske og standard gateway-adresse: adressene på en eller to standard DNS-servere (Domain Name System). Vi mennesker jobber mye bedre med navn enn numeriske adresser. Å skrive www.howtogeek.com i nettleserens adresselinje er mye enklere enn å huske og skrive inn IP-adressen til nettstedet vårt.

DNS fungerer som en telefonbok, ser på menneskelige lesbare ting som nettstednavn, og konverterer dem til IP-adresser. DNS gjør dette ved å lagre all den informasjonen på et system med koblede DNS-servere over hele Internett. Enhetene dine må vite adressene til DNS-servere som de skal sende sine spørsmål til.

I et typisk lite eller hjemmenettverk er DNS-serverens IP-adresser ofte det samme som standard gateway-adressen. Enheter sender sine DNS-spørringer til ruteren din, som deretter videresender forespørslene til hvilke DNS-servere ruteren er konfigurert til å bruke. Som standard er disse vanligvis hvilke DNS-servere leverandøren din tilbyr, men du kan endre dem for å bruke forskjellige DNS-servere hvis du vil. Noen ganger kan du få bedre suksess ved hjelp av DNS-servere levert av tredjeparter, som Google eller OpenDNS.

Hva er forskjellen mellom IPv4 og IPv6??

Du har også kanskje lagt merke til mens du bla gjennom innstillinger en annen type IP-adresse, kalt en IPv6-adresse. De typer IP-adresser vi har snakket om så langt, er adresser som brukes av IP-versjon 4 (IPv4) -a-protokollen utviklet på slutten av 70-tallet. De bruker de 32 binære bitene vi snakket om (i fire oktetter) for å gi totalt 4,29 milliarder mulige unike adresser. Mens det høres ut som en del, ble alle de allment tilgjengelige adressene lenge forvalgt for bedrifter. Mange av dem er ubrukte, men de er tildelt og utilgjengelige til generell bruk.

I midten av 90-tallet, bekymret for den potensielle mangelen på IP-adresser, utviklet Internett-teknikkens oppgavegruppe (IETF) IPv6. IPv6 bruker en 128-bit adresse i stedet for 32-bit adressen til IPv4, slik at totalt antall unike adresser blir målt i undecillions-et tall som er stort nok til at det ikke sannsynlig vil løpe ut.

I motsetning til den stiplede desimalnotasjonen som brukes i IPv4, blir IPv6-adresser uttrykt som åtte nummergrupper, delt med kolonner. Hver gruppe har fire heksadesimale siffer som representerer 16 binære siffer (så det kalles en hextett). En typisk IPv6-adresse kan se slik ut:

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

Saken er at mangelen på IPv4-adresser som forårsaket all bekymring endte opp med å bli mildret i stor grad av økt bruk av private IP-adresser bak rutere. Flere og flere personer opprettet sine egne private nettverk, ved hjelp av de private IP-adressene som ikke blir offentliggjort.

Så selv om IPv6 fortsatt er en stor spiller, og at overgangen fortsatt vil skje, skjedde det aldri så fullt som forventet - i hvert fall ikke ennå. Hvis du er interessert i å lære mer, sjekk ut denne historien og tidslinjen til IPv6.

Hvordan får en enhet sin IP-adresse?

Nå som du vet det grunnleggende om hvordan IP-adresser fungerer, la oss snakke om hvordan enheter får sine IP-adresser i utgangspunktet. Det er egentlig to typer IP-oppgaver: dynamisk og statisk.

En dynamisk IP-adresse tilordnes automatisk når en enhet kobles til et nettverk. De aller fleste nettverk i dag (inkludert hjemmenettverket) bruker noe som heter DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) for å få dette til å skje. DHCP er innebygd i ruteren. Når en enhet kobles til nettverket, sender den ut en kringkastingsmelding som ber om en IP-adresse. DHCP avbryter denne meldingen, og tilordner deretter en IP-adresse til den enheten fra et basseng med tilgjengelige IP-adresser.

Det er visse private IP-adresser som rutere vil bruke til dette formålet. Det som brukes, avhenger av hvem som gjorde ruteren din, eller hvordan du har satt opp ting selv. Disse private IP-områdene inkluderer:

10.0.0.0 - 10.255.255.255: Hvis du er en Comcast / Xfinity-kunde, tilordnes ruteren fra din ISP adresser i dette området. Noen andre Internett-leverandører bruker også disse adressene på sine rutere, slik som Apple på sine AirPort-rutere.
192.168.0.0 - 192.168.255.255: De fleste kommersielle rutere er satt opp for å tilordne IP-adresser i dette området. For eksempel bruker de fleste Linksys-rutere 192.168.1.0-nettverket, mens D-Link og Netgear begge bruker 198.168.0.0-serien
172.16.0.0 - 172.16.255.255: Denne serien brukes sjelden av kommersielle leverandører som standard.
169.254.0.0 - 169.254.255.255: Dette er et spesialområde som brukes av en protokoll som heter Automatisk Privat IP-adressering. Hvis datamaskinen din (eller en annen enhet) er konfigurert for å hente sin IP-adresse automatisk, men ikke finner en DHCP-server, tilordner den seg en adresse i dette området. Hvis du ser en av disse adressene, forteller den deg at enheten din ikke kunne nå DHCP-serveren når det gjaldt tid for å få en IP-adresse, og du kan ha et nettverksproblem eller problemer med ruteren din.

Tingen om dynamiske adresser er at de noen ganger kan endre seg. DHCP-servere leier IP-adresser til enheter, og når disse leasene er oppe, må enhetene forny leien. Noen ganger vil enheter få en annen IP-adresse fra bassenget av adressene serveren kan tilordne.

Mesteparten av tiden er dette ikke en stor avtale, og alt vil "bare virke". Av og til kan du imidlertid gi en enhet en IP-adresse som ikke endres. For eksempel, kanskje du har en enhet som du må ha tilgang til manuelt, og du finner det lettere å huske en IP-adresse enn et navn. Eller kanskje du har bestemte programmer som bare kan koble til nettverksenheter ved hjelp av deres IP-adresse.

I slike tilfeller kan du tilordne en statisk IP-adresse til disse enhetene. Det er et par måter å gjøre dette på. Du kan manuelt konfigurere enheten med en statisk IP-adresse selv, selv om dette noen ganger kan være janky. Den andre, mer elegante løsningen er å konfigurere ruteren til å tilordne statiske IP-adresser til bestemte enheter under det som normalt vil være dynamisk tildeling av DHCP-serveren. På den måten endres IP-adressen aldri, men du forstyrrer ikke DHCP-prosessen som gjør at alt fungerer jevnt.