Полезное

IP: описание и особенности

IP: описание и особенности

IP (Internet Protocol) – компонент, который играет важнейшую роль при работе в Сети. Он появился задолго до того, как возник Интернет. Соответствующий термин обозначает некоторое объединение сетей. IP занимается именно этим – соединяет каналы Интернета, построенные при помощи различных технологий.

На данный момент Интернет – это самая масштабная, крупная и известная Сеть, которая опирается на IP. Далее этот протокол будет рассмотрен более подробно. Предложенная информация рассчитана на широкую публику. С ее помощью получится не только разобраться в the IP, но и понять, как он работает, какие особенности и нюансы имеет. Соответствующие данные пригодятся как работникам сферы IT, так и обычным ПК-пользователям.

Определение

Пакет IP (или межсетевой протокол) – это маршрутизируемый протокол сетевого уровня стека TCP/IP. Он существует достаточно долгое время. The IP стал протоколом, который начал использоваться для объединения отдельных сетей во всемирную сеть Интернет. Его неотъемлемой частью является адресация сети.

Появился рассматриваемый элемент в 1981 году. Он реализует сразу несколько функций. К ним относят:

  • передачу данных (информации);
  • маршрутизацию;
  • адресацию;
  • фрагментацию датаграмм.

Рассматриваемый протокол не предоставляет 100 % гарантий доставки пакета: они могут прийти в неправильном порядке, оказаться утраченными в процессе передачи информации, продублироваться или повредиться. За надежность пакетов будет отвечать протоколы, которые имеют прямое отношение к транспортному уровню.

Сейчас огромным спросом пользуются два варианта исполнения рассматриваемого компонента: the IPv4, а также более совершенный аналог – the IPv6. Именно с ними предстоит иметь дело в большинстве случаев.

IPv4

The IPv4 – это четвертая версия протокола the IP. Он описан в IETF в статье RGC 791 за сентябрь 1981 года. Это наиболее часто используемый интернет-протокол из всех существующих. Он активно применяется в современных компьютерных устройствах и Сети. В непосредственное использование the IPv4 был введен в ARPANET в 1983 году.

У данного протокола имеется определенная функция. С его помощью осуществляется передача дейтаграммов по множеству соединенных сетей.

IPv6

The IPv6 – это IP Protocol нового уровня. Его версия – шестая. Она появилась в качестве результата стремительного развития the IPv4. Протокол появился за счет IETF в 1996 году. Несмотря на свое достаточно долгое существование, он выступает в качестве нового. Описан этот компонент в спецификации RFC 2460.

Ключевой причиной для формирования этой составляющей послужило то, что у IPv4 быстро подошел к концу пул адресов. Однако этот более «старый» тип internet protocol’а все равно поддерживается по сей день.

Ключевые отличия the IPv6 от предыдущей версии:

  • заголовок имеет фиксированную длину – 40 октетов;
  • поле общей длины полностью заменено на поле длины области информации (данных);
  • в новой версии протокола поддерживается передача пакетов, длины которых оказываются более 64 Кбайт;
  • поддерживаются заголовки надстроек;
  • поле времени жизни заменено полем ограничения количества переходов;
  • многие дополнения IPv4 оформили в качестве отдельных протоколов.

Теперь можно изучить непосредственно IP-адрес. Этот элемент играет огромную роль для работы в Интернете.

IP-адрес – это…

IP адрес – это уникальный адрес Сети узла в компьютерной сети, которая построена по протоколу IP. Он может быть нескольких версий. По IP адресу удается понять, с какого конкретно компьютера (иного устройства) работает пользователь.

IPv4-адрес

IPv4-адрес будет использовать 32-битные адреса, которые ограничивают адресное пространство. Количество уникальных возможных адресов достигает 4 294 367 296 штук. У каждого хоста и маршрутизатора в Интернете имеется IP-адрес. Этот элемент не имеет никакого отношения к хосту. Он напрямую относится к сетевому интерфейсу, поэтому иногда хост или маршрутизатор могут поддерживать одновременно несколько IP.

IPv4-адреса обладают иерархической организацией. Первая часть поддерживает переменную длину. Она отвечает за непосредственное задание Сети. Последняя – указывает на имеющийся хост.

Обычно IP имеют запись в виде 4-х десятичных чисел. Каждое имеет значение в пределах от 0 до 255 включительно. Элементы разделяются точками. Каждая часть – это один байт адреса.

Префикс – это непрерывный блок пространства IP-адресов соответствующей сети. В ней сетевая часть будет совпадать (окажется одинаковой) для всех хостов.

Префикс задается системой в качестве наименьшего IP в блоке. Его размер будет определяться числом битов в сетевой части. Оставшиеся биты в части хоста могут меняться (варьироваться). Размер – это степень двойки. Она будет записываться непосредственно после префикса IP адреса в виде слеша и длины сетевой части в байтах.

Сетевые адреса

IP адрес может означать:

  1. Адрес IP-сети. Это группа устройств, имеющих доступ к общей среде передачи. Примером могут послужить все устройства, которые относятся к сегменту Ethernet. Сетевой адрес будет всегда иметь биты интерфейса (хоста) адресного пространства установленными 0. Исключение – когда сеть разбита на подсети.
  2. Широковещательный адрес. Это адрес для «разговора» со всеми устройствами в IP-сети. Широковещательные адреса для сети всегда поддерживают интерфейсные (хостовые) биты адресного пространства установленными в 1. Исключение здесь будет точно таким же, как и в предыдущем случае.
  3. Адрес интерфейса. Примером может послужить Ethernet-адаптер или PPP интерфейс хоста, маршрутизатора, сервера печати и так далее. Такие адреса могут поддерживать любые значения хостовых битов, включая все нули или все единицы. Это необходимо для того, чтобы не путать их с адресами сетей и широковещательными адресами.

Теперь можно рассмотреть особенности IPv6 и другие нюансы работы изучаемого протокола. Эта информация поможет лучше разобраться в IP различных версий.

Особенности IPv6

Адрес IPv6 – это восемь групп из четырех шестнадцатеричных чисел. Они разделяются в процессе записи двоеточиями. В процессе записи предстоит запомнить следующие правила:

  • если одна и более групп подряд равняются 0000, их можно пропустить и заменить на двойное двоеточие;
  • незначащие старшие нули в группах необходимо опустить;
  • для записи встроенного или отображенного IPv4-адреса последние две группы цифр заменяются на IPv4-адрес;
  • при использовании IPv6-адреса в URL он должен быть размещен непосредственно в квадратных скобках;
  • порт в URL прописывается после закрывающей квадратной скобки.

Стоит обратить внимание на то, что существуют различные типы the IPv6. Они имеют свои ключевые особенности.

Типы the IPv6

В IP-версиях 6 можно выделить несколько разновидностей:

  1. Одноадресный. Он называется Unicast. Используется для отправки пакетов на конкретный адрес устройства. Здесь можно выделить Global unicast – глобальные адреса. Они могут быть расположены в любом незанятом диапазоне. Также можно выделить Link Local – это локальный адрес канала. Дает возможность обмениваться данными по одному и тому же каналу (или подсети). Пакеты с локальным адресом канала не могут быть отправлены за его пределы. Unique Local – это уникальные локальные адреса. Они используются для того, чтобы обеспечить локальную адресацию в пределах узла или между ограниченным количеством узлов.
  2. Многоадресный или Multicast. Он используется для отправки пакетов на целую группу IP адресов. Тут выделяются всего два варианта. Первый – assigned. Так называются назначенные адреса. Зарезервированные для определенных групп устройств Multicast-адреса. Второй вариант – solicited. Так называются запрошенные адреса. Остальные адреса, которые устройства способны использовать для прикладных задач.
  3. Групповой или Anycast. Он используется для отправки пакета на «любой» индивидуальный адрес. Он может быть назначен нескольким устройствам одновременно. Пакет будет доставлен ближайшему устройству с соответствующим адресом.

The IP и его пакеты сталкиваются с маршрутизацией и фрагментацией. Соответствующие пакеты имеют определенные ключевые моменты, о которых должен помнить каждый IT-специалист.

Фрагментация и маршрутизация

Основная масса передачи данных устанавливает предельную длину пакета. Она называется MTU. В случае, когда длина пакета оказывается больше соответствующего значения, запускается процедура фрагментации.

Фрагментация the IP – это разбиение пакета на множество частей, которые могут быть повторно собраны, но позже. Данный процесс имеет огромное значение для работы в Сети.

The IP требует, чтобы в маршрутизации принимали участие все узлы. Ими выступают обычно компьютеры или другие устройства. Длина маршрута, по которому the IP пакет передается, способна меняться. Она зависит от того, какие именно узлы участвуют в доставке пакета. Каждый узел принимает решение о том, куда именно ему отправлять пакет. Он для этого опирается на таблицу маршрутизации – routing tables.

Подсеть – это логическое разбиение the IP.

Маска подсети

Длина префикса из the IP не выводится. Это приводит к тому, что протоколы маршрутизации вынуждены передавать префиксы на маршрутизаторы. Иногда эти самые префиксы устанавливаются (задаются) при помощи непосредственного указания длины.

Маска подсети – двоичная маска, которая соответствует длине префикса, в которой единицы ссылаются на сетевую часть. Она определяет, как будут локально интерпретироваться the IP в сегменте Сети. Это имеет особое значение для пользователя за счет того, что определяет процесс разбивки подсети.

Стандартная маска подсети – это все сетевые биты в адресе, установленные в «1». Хостовые биты будут установлены в «0». Выполнение операции И между маской и the IP дает возможность выделить сетевую часть.

Про маску подсети рекомендуется запомнить следующее:

  • она предназначается только для локальной интерпретации локальных the IP (где «локальный» значит в том же сетевом сегменте);
  • данный элемент не является the IP – он используется для локальной модификации интерпретации IP.

Также стоит обратить внимание на бесклассовую междоменную маршрутизацию.

Бесклассовая межведомственная классификация

Изначально в работе Интернета использовалась классовая адресация (INET), но со второй половины 90-х годов 20-го века она была заменена на бесклассовую. В ней количество адресов в сети определяется при помощи маски подсети.

Работает данный процесс так:

  1. Когда прибывает пакет информации, необходимо определить, относится ли адрес к данному префиксу. Для этого нужно просмотреть таблицу маршрутизации. Может получиться так, что по значению подойдут несколько записей. В соответствующей ситуации используется самый длинный префикс.
  2. Маршрутизация просматривается не запись за записью. Вместо подобной операции был разработан сложный алгоритм для ускорения процесса поиска адреса в таблице.
  3. В маршрутизаторах, которые предполагают коммерческое использование, применяются специальные чипы. А именно – VLSI. В них необходимые алгоритмы встроены на аппаратном уровне.

Теперь понятно, что собой представляет IP Internet Protocol, а также как он работает. Более подробно его изучить можно на компьютерных курсах по IT и работе Интернета.

P. S. Интересуют компьютерные сети, сетевые технологии, протоколы передачи данных? Обратите внимание на следующие курсы в Otus:

Читать ещё