Основы и принципы адресации в сети интернет
Для безотказного функционирования глобальной сети необходимо, чтобы каждый сервер в интернете имел собственный адрес. Ранее это обеспечивалось протоколом IPv4/. Теперь активно внедряется его более совершенная версия — протокол IPv6. Чтобы полноценно пользоваться интернетом необходимо знать, как они функционируют и чем отличаются друг от друга.
Содержание
Представление адреса
Всемирная сеть содержит гигантский объем информации. Данные расположены на огромном количестве серверов. Каждый из них имеет свой уникальный домен в сети интернет, с помощью которого его легко найти. Несмотря на то, что серверов в сети насчитываются миллиарды, каждый из них можно разыскать с его помощью. Адресация в интернете это важная часть его функционирования.
Обычно, когда говорят об адресе, используют доменное имя. Одним из известных примеров является, например, домен http://www.google.com. Однако такого рода наименование предназначено большей частью для удобства пользователей. Для компьютеров адресом является группа из четырех цифр такого вида: a.b.c.d (с цифрами вместо символов). На каждом из четырех мест, разделенных точками, может использоваться целое число в промежутке от 0 до 255. Эта последовательность цифр называется IP-адресом. Несмотря на довольно простой вид, таким образом можно адресовать 2^32 степени адресов.
Когда пользователь в строке браузера набирает буквенный адрес (доменное имя), компьютер обращается к DNS-серверу, чтобы узнать о том, какой IP-адрес ему соответствует. После того, как ответ получен, браузер осуществляет переход и позволяет пользователю ознакомиться с содержимым страницы.
Символьный адрес выполняет дополнительные функции. Последняя его часть указывает, в какой стране находится страница или какого рода сайт расположен здесь. Например, обозначение «.ru» в имени говорит о том, что речь идет о российском сайте, а окончание имени «.org» указывает на сайт некоммерческой организации.
Роль и назначение протокола IP в модели TCP/IP
Работа интернета основана на использовании модели TCP/IP. Она включает в себя семь уровней.
Протокол IP действует на сетевом уровне.
Эти семь уровней расположены иерархически таким образом, что каждый из них предоставляет услуги вышестоящему (если такой имеется) и использует работу нижестоящего (при его наличии).
Протокол IP выполняет следующие функции:
- Обеспечивает уникальность выдаваемых публичных адресов в сети интернет.
- Этот протокол обеспечивает доставку сетевых пакетов между серверами, создавая маршрут между ними через промежуточные точки.
- Для работы использует нижестоящий (канальный) уровень.
- Поддерживает работу вышестоящего (транспортного) уровня.
Он предусматривает два основных типа интернет-адресов: публичные и частные. Первые должны быть уникальны во всем мире. Именно их рассматривают в качестве IP-адресов. Надо заметить, что далеко не всегда возникает необходимость в наличии такой уникальности онлайн. Например, если компьютеры входят в локальную сеть, им необходимо общаться только в пределах этой сети. Такие адресные обозначения называются частными. Их важной особенностью является то, что в пределах всей всемирной сети они могут повторяться любое количество раз. Дело в том, что каждый из них будет использоваться только в пределах своей локальной сети.
Хосты и подсети
На практике адресация в сети интернет предусматривает деление на подсети. То есть каждый IP-адрес идентифицирует сеть и входящий в нее компьютер (его называют хост).
Для того, чтобы разобраться в том, какая часть адреса относится к подсети, а какая к хосту, применяется маска подсети.
IP-адрес состоит из четырех чисел от 0 до 255. Каждое из этих значений можно выразить с помощью байта, состоящего из восьми битов. Таким образом речь идет о записи числа в двоичной форме. Расположив двоичные значения четырех байтов одно за другим, можно получить четыре байта или 32-разрядное двоичное число.
При этом определенное количество битов будет относиться к адресу подсети, а оставшиеся — адрес хоста, предназначенный для идентификации компьютера внутри подсети.
Для наглядности адресация в интернете будет пояснена на примере:
Рассмотрим адрес 01011101.10111011.01001000.00110000. В десятичном виде он выглядит следующим образом: 93.187.72.48. Предположим, что маска подсети равна 11111111.11111111.11111111.00000000. В этом случае IP адрес подсети — 01011101.10111011.01001000.00000000 или 93.187.72.0. В маске часть адреса, соответствующая хосту, выделена с помощью нулей. Она равна 0.0.0.48. Таким образом будет идентифицирован адрес хоста — компьютера внутри сети.
Назначения подсетей
В глобальной компьютерной сети предусмотрены различные виды адресов в интернете. Они называются классами и делятся в зависимости от их первых битов. Каждому из них соответствует определенный размер маски подсети.
В интернете уникальными должны быть только цифры, адресующие подсеть.
В дальнейшем для адресации стала использоваться бесклассовая система, в которой адрес подсети мог иметь любую разумную длину.
Подсети предназначены для того, чтобы давать адреса компьютерам, которые в них входят. В каждой из них имеется шлюз, куда поступают пакеты из внешнего мира. Затем информация передается компьютеру, находящемуся внутри сети. Отправка данных в интернет происходит в обратном порядке.
Структура заголовка пакета
Передача информации в интернете происходит путем отправки и получения пакетов. Каждый из них движется по определенному маршруту до того, как достигнет точки назначения. Пакет информации, согласно документации организован строго определенным образом.
Он делится на две части: заголовок и данные.
Он состоит из большого количества служебных полей. Далее описываются основные из них:
- В поле «Версия» указывается «4».
- Далее указан размер заголовка. Это поле используется для того, чтобы компьютер мог определить, где начинаются данные и не произошло ли неправильное считывание информации.
- Далее указана информация про тип обслуживания. Первая часть длиной 6 бит определяет класс обслуживания, вторая указывает на наличие перегрузки информационного канала.
- В поле «Размер пакета» система указывает общую длину всего пакета, включая заголовок и данные. Минимальное значение равно 20, а максимальное — 65335 байт.
- Идентификатор важен в тех случаях, когда в процессе передачи сетевой пакет был разбит на части. В каждой из них должен быть указан такой идентификатор для того, чтобы сборка была проведена правильно.
- Флаги предоставляют дополнительную информации о проведении фрагментации.
- Время жизни определяет, что делать с теми данными, которые не попали к получателю, через указанное время они будут уничтожены при неудачной транспортировке.
В пакете также имеются другие данные, необходимые для организации передачи сетевого пакета потребителю.
Версии протокола IP: IPv4 и IPv6
В настоящее время существуют два варианта протокола интернета: IPv4 и IPv6. Второй из них можно рассматривать в качестве более высокой ступени развития первого.
Преимущества IPv6
Этот протокол известен тем, что имеет следующие преимущества:
- В нем отсутствует необходимость использовать трансляцию сетевых адресов (NAT).
- Здесь имеется столько адресов, что нет необходимости делить их на публичные или частные.
- Механизм маршрутизации был доработан и стал более простым и эффективным.
- При использовании этого протокола применяется автоконфигурирование.
- Формат заголовка был упрощен.
При работе с этим протоколом поддержка конфиденциальности является встроенной.
Основные различия протоколов
Адрес в IPv4 является 32-битным и записывается в виде четырех целых чисел, не превосходящих 255. В IPv6 его записывают в виде восьми четырехзначных шестнадцатеричных цифр. Вот пример: 3ffe:1904:4546:3:201:f8ff:fe22:68cf.
Различия не только в разрядности и форме записей. Изменился механизм функционирования. Он стал не только более качественным и надежным, но и более простым.
Процедура того, как дается адрес в интернете при этом не изменилась.
Исчерпание адресного пространства
Протокол версии IPv4 способен адресовать огромное количество серверов. Однако интернет развивается настолько стремительно, что этих возможностей уже недостаточно. В ответ на возросшие требования был разработан IPv6, который существенно расширяет адресное пространство. При его использовании исчерпание адресного пространства в ближайшие годы не ожидается.
Работа с IPv6
Для того, чтобы выполнить подключение, нужно открыть Панель управления, перейти в сетевые настройки и выбрать нужное сетевое подключение.
Нажав на кнопку «Свойства» можно провести настройку.
Как включить
Если зайти в свойства подключения, нужно на первой странице убрать галочку с IPv4 и поставить в строке IPv6. Выбрав эту строку нужно перейти в Свойства. Если провайдер использует статический адрес, нужно отметить это в списке и ввести параметры, потом подтвердить их.
После этого соединение с протоколом IPv6 начнет работать.
Автонастройка
Некоторые провайдеры автоматически предоставляют данные для подключения. Чтобы этим воспользоваться, нужно на странице, где вводят параметры соединения, в списке указать, что адрес будет получен в автоматическом режиме. Затем нажимают OK для подтверждения.
Альтернативная конфигурация
При установке параметров соединения нужно решить, как будут выбраны DNS-серверы. Они могут быть получены автоматически или в качестве альтернативной конфигурации указаны пользователем.
Проверка IPv6
После того, как настройки сделаны, можно проверить наличие подключения. Для этого можно запустить консоль и набрать следующую команду.
netsh interface ipv6 show interface «Подключение по локальной сети»
Затем нужно нажать Enter. После этого будет выдана информация о наличии подключения.
В кавычках указывают название подключения, которое проверяется.
IPv6 и VPN
Протокол IPv6 способен работать с большинством существующих сетей VPN. Для этого можно использовать как платные, так и бесплатные сети.
Использование частных приватных сетей позволит использовать преимущества этого протокола интернета при доступе к ним.
Адресация интернета с помощью протоколов IPv4 и IPv6 обеспечивает безотказное функционирование глобальной сети. Внедрение более совершенной версии позволит устранить риск исчерпания адресов серверов.
