Hvordan virker IP-adresser?

Enhver enhed, der er tilsluttet en netværkscomputer, tablet, kamera, uanset-kræver en unik identifikator, så andre enheder ved, hvordan de skal nås. I verden af TCP / IP-netværk er denne identifikator internetprotokol (IP) -adressen.

Hvis du har arbejdet med computere i nogen tid, har du sandsynligvis været udsat for IP-adresser - de numeriske sekvenser, der ligner noget som 192.168.0.15. Det meste af tiden behøver vi ikke at håndtere dem direkte, da vores enheder og netværk tager sig af disse ting bag kulisserne. Når vi skal håndtere dem, følger vi ofte kun instruktioner om, hvilke numre der skal placeres hvor. Men hvis du nogensinde har ønsket at dykke lidt dybere ind i hvad disse tal betyder, er denne artikel til dig.

Hvorfor skal du passe? God forståelse for, hvordan IP-adresser fungerer, er afgørende, hvis du nogensinde vil fejle, hvorfor dit netværk ikke virker rigtigt, eller hvorfor en bestemt enhed ikke forbinder den måde, du forventer det til. Og hvis du nogensinde har brug for at oprette noget lidt mere avanceret som at være vært for en spilserver eller medieserver, som venner fra internettet kan oprette forbindelse til, skal du vide noget om IP-adressering. Plus, det er lidt fascinerende.

Bemærk: Vi skal dække det grundlæggende i IP-adressering i denne artikel, de slags ting, som folk, der bruger IP-adresser, men aldrig rigtig tænkte meget om dem, måske vil vide. Vi kommer ikke til at dække nogle af de mere avancerede eller professionelle niveauer, som IP-klasser, klasseløs routing og brugerdefineret undernetting ... men vi vil pege på nogle kilder til videre læsning, når vi går sammen.

Hvad er en IP-adresse?

En IP-adresse identificerer unikt en enhed på et netværk. Du har set disse adresser før; de ligner noget som 192.168.1.34.

En IP-adresse er altid et sæt med fire tal sådan. Hvert tal kan variere fra 0 til 255. Så det fulde IP adresseringsområde går fra 0.0.0.0 til 255.255.255.255.

Årsagen til, at hvert tal kun kan nå op til 255 er, at hvert af tallene er virkelig et ottecifret binært tal (undertiden kaldet en oktet). I en oktet vil tallet nul være 00000000, mens tallet 255 vil være 11111111, det maksimale antal oktet kan nå. Den IP-adresse, vi nævnte før (192.168.1.34) i binær ville se sådan ud: 11000000.10101000.00000001.00100010.

Computere arbejder med det binære format, men vi mennesker finder det meget nemmere at arbejde med decimaltallet. Stadig ved at vide, at adresserne faktisk er binære tal, kan vi forstå, hvorfor nogle ting omkring IP-adresser fungerer som de gør.

Bare rolig, selvom! Vi kommer ikke til at kaste meget binær eller matematik på dig i denne artikel, så bare bære med os lidt længere.

De to dele af en IP-adresse

En enheds IP-adresse består faktisk af to separate dele:

Netværks-id: Netværks-id'et er en del af IP-adressen fra venstre, der identificerer det specifikke netværk, hvor enheden er placeret. På et typisk hjemmenetværk, hvor en enhed har IP-adressen 192.168.1.34, vil 192.168.1-delen af adressen være netværks-id'et. Det er brugerdefineret at udfylde den manglende slutdel med et nul, så vi kan sige, at enhedens netværks-id er 192.168.1.0.
Værts-id: Værts-id er den del af IP-adressen, der ikke er optaget af netværks-id'et. Det identificerer en bestemt enhed (i TCP / IP verden kalder vi enheder "værter") på netværket. Ved at fortsætte vores eksempel på IP-adressen 192.168.1.34 vil værts-id'et være 34-værtsens unikke id på 192.168.1.0-netværket.

På dit hjemmenetværk kan du muligvis se flere enheder med IP-adresse som 192.168.1.1, 192.168.1.2, 192.168.1 30 og 192.168.1.34. Alle disse er unikke enheder (med værts-id'er 1, 2, 30 og 34 i dette tilfælde) på samme netværk (med netværks-id 192.168.1.0).

For at billedet alt dette lidt bedre, lad os vende os til en analogi. Det svarer stort set til, hvordan gadeadresser fungerer inden for en by. Tag en adresse som 2013 Paradise Street. Gadenavnet er som netværks-id, og husnummeret er som værts-id. Inden for en by bliver der ikke navngivet to gader, ligesom ingen to netværks-id'er på samme netværk bliver navngivet som de samme. På en bestemt gade er hvert husnummer unikt, ligesom alle værts-ID'er inden for et bestemt netværks-id er unikke.

Undernetmasken

Så hvordan bestemmer din enhed hvilken del af IP-adressen, der er netværks-id'et, og hvilken del af værts-id'et? For det bruger de et andet nummer, som du altid vil se sammen med en IP-adresse. Det tal kaldes undernetmasken.

På de fleste enkle netværk (som dem i hjem eller små virksomheder) ser du subnetmasker som 255.255.255.0, hvor alle fire tal er enten 255 eller 0. Placeringen af ændringerne fra 255 til 0 angiver opdelingen mellem netværk og værts-id. 255'erne "maskerer ud" netværks-id'et fra ligningen.

Bemærk: De grundlæggende subnetmasker, vi beskriver her, er kendt som standard subnetmasker. Ting bliver mere komplicerede end dette på større netværk. Folk bruger ofte brugerdefinerede subnetmasker (hvor positionen af pause mellem nuller og dem skifter inden for en oktet) for at oprette flere undernet på samme netværk. Det er lidt ud over denne artikels anvendelsesområde, men hvis du er interesseret, har Cisco en rigtig god vejledning i undernetting.

Standard Gateway Address

Udover selve IP-adressen og den tilknyttede undernetmaske ser du også en standard gateway-adresse angivet sammen med IP-adresseringsoplysninger. Afhængigt af hvilken platform du bruger, kan denne adresse kaldes noget anderledes. Det kaldes nogle gange "router", "routeradresse," standardrute, "eller bare" gateway ". Disse er alle de samme. Det er standard IP-adressen, som en enhed sender netværksdata til, når dataene er beregnet til at gå til et andet netværk (et med et andet netværks-id) end den enhed, som enheden er på.

Det enkleste eksempel på dette findes i et typisk hjemmenetværk.

Hvis du har et hjemmenetværk med flere enheder, har du sandsynligvis en router, der er forbundet til internettet via et modem. Denne router kan være en separat enhed, eller det kan være en del af en modem / router-kombinationsenhed, der leveres af din internetudbyder. Routeren sidder mellem computere og enheder på dit netværk og de mere offentligt orienterede enheder på internettet, passerer (eller dirigerer) trafik frem og tilbage.

Sig, du fyrer din browser og leder til www.howtogeek.com. Din computer sender en forespørgsel til vores websteds IP-adresse. Da vores servere er på internettet i stedet for på dit hjemmenetværk, sendes denne trafik fra din pc til din router (gatewayen), og din router videresender anmodningen til vores server. Serveren sender de rigtige oplysninger tilbage til din router, som derefter ruter informationen tilbage til den enhed, der anmodede om det, og du ser vores websted dukke op i din browser.

Normalt er routere konfigureret som standard til at have deres private IP-adresse (deres adresse på det lokale netværk) som det første værts-id. Så for eksempel på et hjemmenetværk, der bruger 192.168.1.0 til et netværks-id, bliver routeren normalt 192.168.1.1. Selvfølgelig kan du som de fleste ting konfigurere det for at være noget andet, hvis du vil.

DNS-servere

Der er et sidste stykke information, du vil se tildelt sammen med en enheds IP-adresse, subnetmaske og standard gateway-adresse: adresserne på en eller to standard DNS-servere (Domain Name System). Vi mennesker arbejder meget bedre med navne end numeriske adresser. At skrive www.howtogeek.com i din browsers adresselinje er meget nemmere end at huske og skrive vores websteds IP-adresse.

DNS virker ligesom en telefonbog, kigger op på mennesker læsbare ting som hjemmesider navne og konvertere dem til IP-adresser. DNS gør dette ved at gemme al den information på et system med tilknyttede DNS-servere på tværs af internettet. Dine enheder skal kende adresserne på DNS-servere, som de skal sende deres forespørgsler til.

På et typisk lille eller hjemmenetværk er DNS-serverens IP-adresser ofte de samme som standard gateway-adressen. Enheder sender deres DNS-forespørgsler til din router, som derefter videresender anmodningerne om til hvilke DNS-servere routeren er konfigureret til at bruge. Som standard er disse normalt uanset DNS-servere, som din internetudbyder tilbyder, men du kan ændre dem til at bruge forskellige DNS-servere, hvis du vil. Nogle gange kan du få bedre succes ved at bruge DNS-servere fra tredjeparter, som Google eller OpenDNS.

Hvad er forskellen mellem IPv4 og IPv6?

Du har måske også bemærket, mens du gennemser indstillinger en anden type IP-adresse, kaldet en IPv6-adresse. De typer IP-adresser, vi har talt om hidtil, er adresser, der anvendes af IP-version 4 (IPv4) -a-protokollen, der blev udviklet i slutningen af 70'erne. De bruger de 32 binære bits vi talte om (i fire oktetter) for at give i alt 4,29 mia. Mulige unikke adresser. Selvom det lyder som meget, blev alle de offentligt tilgængelige adresser for længst tildelt virksomheder. Mange af dem er ubrugte, men de er tildelt og utilgængelige til almindelig brug.

I midten af 90'erne, der var bekymret over den potentielle mangel på IP-adresser, udarbejdede Internet Engineering Task Force (IETF) IPv6. IPv6 bruger en 128-bit adresse i stedet for 32-bit adressen til IPv4, så det samlede antal unikke adresser måles i undecillions-et tal, der er stort nok til, at det næppe nogensinde vil løbe tør.

I modsætning til den stiplede decimalbetegnelse, der anvendes i IPv4, er IPv6-adresser udtrykt som otte talgrupper, divideret med kolonner. Hver gruppe har fire hexadecimale cifre, der repræsenterer 16 binære cifre (så det kaldes en hextet). En typisk IPv6-adresse kan se sådan ud:

2601: 7C1: 100: ef69: b5ed: ed57: dbc0: 2c1e

Sagen er, manglen på IPv4 adresser, der forårsagede alt bekymring endte med at blive mildret i høj grad af den øgede brug af private IP-adresser bag routere. Flere og flere mennesker har oprettet deres egne private netværk ved hjælp af de private IP-adresser, der ikke udsættes offentligt.

Så selvom IPv6 stadig er en stor spiller, og at overgangen stadig vil ske, skete det aldrig helt som forudsagt - i hvert fald ikke endnu. Hvis du er interesseret i at lære mere, så tjek denne historie og tidslinje for IPv6.

Hvordan får en enhed sin IP-adresse?

Nu hvor du kender det grundlæggende i, hvordan IP-adresser fungerer, lad os tale om, hvordan enheder får deres IP-adresser i første omgang. Der er virkelig to typer IP-opgaver: dynamisk og statisk.

En dynamisk IP-adresse tildeles automatisk, når en enhed opretter forbindelse til et netværk. Det store flertal af netværk i dag (herunder dit hjemmenetværk) bruger noget, der hedder Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) for at få dette til at ske. DHCP er indbygget i din router. Når en enhed forbinder til netværket, sender den en udsendelsesbesked, der anmoder om en IP-adresse. DHCP afbryder denne meddelelse og tildeler derefter en IP-adresse til den pågældende enhed fra en pulje af tilgængelige IP-adresser.

Der er visse private IP-adresser, som routere bruger til dette formål. Det, der bruges, afhænger af, hvem der lavede din router, eller hvordan du har sat ting op selv. Disse private IP-områder omfatter:

10.0.0.0 - 10.255.255.255: Hvis du er en Comcast / Xfinity-kunde, tildeler routeren fra din internetudbyder adresser i dette interval. Nogle andre internetudbydere bruger også disse adresser på deres routere, ligesom Apple på deres AirPort-routere.
192.168.0.0 - 192.168.255.255: De fleste kommercielle routere er oprettet for at tildele IP-adresser i dette interval. For eksempel bruger de fleste Linksys-routere 192.168.1.0-netværket, mens D-Link og Netgear begge bruger 198.168.0.0-serien
172.16.0.0 - 172.16.255.255: Denne rækkevidde bruges som standard ikke af nogen kommercielle leverandører.
169.254.0.0 - 169.254.255.255: Dette er et særligt område, der anvendes af en protokol, der hedder Automatisk Privat IP-adressering. Hvis din computer (eller anden enhed) er konfigureret til automatisk at hente sin IP-adresse, men ikke kan finde en DHCP-server, tildeler den sig en adresse i dette interval. Hvis du ser en af disse adresser, fortæller den dig, at din enhed ikke kunne nå DHCP-serveren, da det var tid til at få en IP-adresse, og du har muligvis et netværksproblem eller problemer med din router.

Ting om dynamiske adresser er, at de nogle gange kan ændre sig. DHCP-servere leaser IP-adresser til enheder, og når disse lejemål er op, skal enhederne forny lejekontrakten. Undertiden vil enhederne få en anden IP-adresse fra puljen af adresser, som serveren kan tildele.

Det meste af tiden er det ikke en big deal, og alt vil "bare arbejde". Af og til kan du dog give en enhed en IP-adresse, der ikke ændrer sig. For eksempel har du muligvis en enhed, som du skal bruge manuelt, og du finder det lettere at huske en IP-adresse end et navn. Eller måske har du visse apps, der kun kan oprette forbindelse til netværksenheder ved hjælp af deres IP-adresse.

I disse tilfælde kan du tildele en statisk IP-adresse til disse enheder. Der er et par måder at gøre dette på. Du kan manuelt konfigurere enheden med en statisk IP-adresse selv, selvom det nogle gange kan være janky. Den anden mere elegante løsning er at konfigurere din router til at tildele statiske IP-adresser til bestemte enheder under det normalt ville være dynamisk tildeling af DHCP-serveren. På denne måde ændres IP-adressen aldrig, men du afbryder ikke DHCP-processen, der holder alt i gang med at fungere problemfrit.