Занятия IPv4: что они и как они используются

Что такое IP-адрес?

IP -адрес, короткий для адреса интернет -протокола, представляет собой уникальный идентификатор, назначенный устройству, подключенному к сети.Думайте об этом как о численной метке, которая позволяет компьютерам, серверам, смартфонам и другим устройствам определять местонахождение и общение друг с другом в сети.Эти адреса гарантируют, что данные, отправленные через Интернет, достигают правильного пункта назначения.

IPv4 - оригинальная система адресации сети, датируемая 1983 год. Несмотря на постепенное Переход к IPv6, IPv4 остается стандартом для большинства интернет -коммуникаций сегодня.

Формат адреса IPv4

Адреса IPv4 основаны на бинарной системе, состоящей из 32 бинарных цифр (биты).Каждый адрес IPv4 представляет собой 32-разрядное число, разделенное на четыре сегмента, известные как октеты или байты.Каждый октет содержит 8 бит, составляющий полный 32-разрядный адрес.Термин «октет» происходит от того факта, что каждая группа содержит ровно 8 бит.В их более читаемой человеке эти октеты разделены периодами, форматом, известным как пунктирная десятичная нотация.

Каждый октет может иметь десятичное значение в диапазоне от 0 до 255, полученное из того факта, что 8-битное двоичное число может представлять 256 различных значений (8^2 = 256).

Пример адрес IPv4 может выглядеть так: 192.168. 43. 241

Бинарное представление

Хотя адреса IPv4 обычно наблюдаются в десятичной форме для читаемости человека, они обрабатываются в двоичной форме компьютерами.Каждый октет преобразуется в 8-битное двоичное число.Например, адрес 192.168.43.1 в бинарном виде выглядит так:

• 192: 11000000

• 168: 10101000

• 43: 00101011

• 241: 1111001

Итак, 192.168.43. 241 в двоичном языке: 11000000.10101000.00101011. 1111001

Значение каждого бита

При разрушении, каждый бит в адрес IPv4 предоставляет информацию, которая помогает идентифицировать сеть и конкретное устройство в этой сети, а также направлять решения по маршрутизации и включить подсети для управления сетью.

Сеть и хост: Биты используются для определения сетевой части и хоста часть адреса.В зависимости от маски подсети, некоторые биты представляют сеть, а остальные биты представляют хост в этой сети.

Маршрутизация: Маршрутизаторы используют двоичную форму IP -адресов для принятия решений о маршрутизации.Сетевая часть помогает определить сеть назначения, в то время как хост идентифицирует конкретное устройство в этой сети.

Подсеть: Бинарное представление допускает создание подсети.Манипулируя битами (с использованием масок подсети), большие сети можно разделить на более мелкие, более управляемые подсети.

IPv4 адресные классы

Адреса IPv4 делятся на 5 классов (A, B, C, D, E).Каждый класс предназначен для рассмотрения сетей разных размеров, приспособления к конкретным объектам и в конечном итоге упростить процесс маршрутизации с помощью структурированного адреса назначения адресов и управления.

Класс а

Использование: IP -адреса класса A обычно используются очень крупными организациями из -за их обширного адресного пространства.Примеры включают крупные корпорации и государственные организации, которые требуют значительного количества IP -адресов для размещения обширной сети.

IP -диапазон: 1.0.0.0 до 127.0.0.0

Маска подсети по умолчанию: 255.0.0.0

• Эта маска подсети указывает на то, что первые 8 бит (1 байт) адреса используются для сетевой части, в то время как оставшиеся 24 бита (3 байта) используются для части хоста.

Хосты на сеть: 16,777,214

Сети: 128

• Только 126 доступны, поскольку две сети зарезервированы для конкретных случаев.

Класс б

Использование: IP-адреса класса B обычно используются организациями среднего и крупного размера, такими как учебные заведения, компании среднего размера и региональные поставщики услуг интернет-услуг (ISP).Эти организации выигрывают от существенного адресного пространства, предоставляемого адресами класса B, что позволяет им поддерживать значительное количество устройств при сохранении эффективных производительности сети.

IP -диапазон: 128.0.0.0 до 191.255.0.0

Маска подсети по умолчанию: 255.255.0.0

• Эта маска подсети обозначает первые 16 бит (1 байт) адреса для сетевой части и оставшихся 16 бит (1 байт) для части хоста.

Хосты на сеть: 65,534

Сети: 16,384

Класс c

Использование: IP -адреса класса C обычно используются для небольших сетей из-за их способности поддерживать умеренное количество хостов на сеть, предлагая огромное количество сетей.Они часто развертываются там, где необходимы несколько небольших сетей, такие как офисные среды, учебные заведения с несколькими отделами и жилые сети.

IP -диапазон:192.0.0.0 до 223.255.255.0

Маска подсети по умолчанию: 255.255.255.0.

• Эта маска подсети обозначает первые 24 (3 байта) бита адреса для сетевой части и оставшихся 8 бит (1 байт) для части хоста.

Хосты на сеть: 254

Сети: 2,097,152

Класс d

Использование: Адреса класса D зарезервированы для многоадресной связи, где один пакет может быть отправлен нескольким получателям одновременно.Этот тип общения обычно используется для потокового мультимедийного контента, видеоконференций, онлайн -игр и других приложений, где необходимо распределять данные по нескольким получателям в различных сетях.

IP -диапазон: 224.0.0.0 до 239.255.255.255.

• Эти адреса предназначены специально для многоадресной групповой связи.

Не назначено отдельным устройствам или сетям: В отличие от адресов класса A, B и C, адреса класса D не назначаются отдельным устройствам или сетям.Вместо этого они используются для выявления многоадресных групп.Многоадресные адреса не предназначены так же, как и одноадресные адреса, и маршрутизаторы обрабатывают их по -разному, чтобы облегчить общение многоадресной связи по сети.

Не ограничено номерами сети или хоста: Поскольку адреса класса D не присваивается отдельным сетям или хостам, нет концепции количества сетей или хостов, связанных с адресами класса D.Вместо этого эти адреса используются для специализированных целей связи и не подлежат тем же ограничениям, что и одноадресные адреса.

Класс E.

Использование: Несмотря на то, что адреса IPv4 -адреса, адреса класса E не используются в стандартных сетевых конфигурациях или развертываниях, и не выделяются для использования в государственных или частных сетях.Вместо этого они зарезервированы в качестве специального пространства для исследований и разработок, где сетевые администраторы, исследователи и разработчики могут использовать контролируемую среду для экспериментов с новыми сетевыми концепциями или для тестирования новых технологий.

IP -диапазон: 240.0.0.0 до 255.255.255.255.

Специальные диапазоны IP -адреса

В дополнение к стандартным классам IP -адресов существуют специальные диапазоны IP -адресов, которые служат уникальным целям.Давайте рассмотрим эти диапазоны более подробно.

Адреса петли

Использование: Адреса Loopback используются для внутреннего тестирования и работы диагностики на локальной машине.Когда вы пишите адрес с петлей, вы по существу подтверждаете, что IP -стек правильно настроен и что сетевой интерфейс выполняется.

IP -диапазон: 127.0.0.0 до 127.255.255.255

Конкретный IP -адрес: 127.0.0.1

• В то время как весь диапазон 127.0.0.0/8 обозначен для Loopback, 127.0.0.1 является наиболее часто используемым IP -адресом - его часто называют «Localhost».

Частные IP -адреса

Использование: Частные IP -адреса зарезервированы для использования в частных сетях, что позволяет организациям настраивать внутренние сети, которые изолированы от общедоступного Интернета.

IP -диапазон: IP -адреса класса A, B и C имеют свой собственный диапазон частных адресов:

• Частный диапазон класса А: 10.0.0.0 до 10.255.255.255

• Частный диапазон класса B: 172.16.0.0 до 172.31.255.255

• Частный диапазон класса C: 192.168.0.0 до 192.168.255.255

Apipa (автоматическая частная IP -адресация)

Использование: APIPA, или автоматическая частная IP -адресация, является функцией, которая автоматически назначает IP -адрес из диапазона 169.254.0.0/16, когда устройство не может получить IP -адрес с DHCP -сервера.Он обеспечивает механизм резервного перерыва, который позволяет устройству по -прежнему общаться с другими устройствами в том же сегменте локальной сети.

IP -диапазон: 169.254.0.0/16

Пример использования: Если ноутбук не может получить IP-адрес из домашнего маршрутизатора (из-за проблем DHCP-сервера), он может самостоятельно согласовать адрес, такой как 169.254.1.1, что позволяет ему все еще подключаться к другим устройствам, используя адреса APIPA в той же сети.

Переход к IPv6

IPv4 с ограниченным 32-битным адресным пространством сталкивается с значительными проблемами из-за истощения его 4,3 миллиарда доступных адресов.Это ограничение, среди прочих недостатков, в конечном итоге привело к разработке 128-разрядной адресной системы IPv6, которая может вместить более 340 уникальных адресов Undecillion.

IPv6 также улучшает возможности IPv4S, датированные функциональными возможностями.Улучшения включают:

• Более эффективная маршрутизация

• Упрощенная конфигурация сети с помощью функций автоматической конфигурации

• Встроенная поддержка IPSec для улучшения безопасности

• Многоадресная и Anycast обращается к поддержке поддержки

Сравнивая IPv4 и IPv6, ясно, что последний позиционируется в качестве основы для следующего этапа Интернета.До тех пор, система адресной системы IPv4 и ее классы будут продолжать поддерживать нас.