IP-adress -

IP address

En internetprotokolladress ( IP -adress ) är en numerisk etikett som

som är ansluten till ett datornätverk som använder internetprotokollet för kommunikation. En IP-adress har två huvudfunktioner: värd eller nätverksgränssnittet identifiering och lokalisering adresse .

Internet Protocol version 4 (IPv4) definierar en IP-adress som ett 32-bitars nummer. På grund av Internetets tillväxt och uttömningen av tillgängliga IPv4-adresser standardiserades dock en ny version av IP ( IPv6 ) med 128 bitar för IP-adressen 1998. IPv6-distribution har pågått sedan mitten av 2000-talet.

IP-adresser skrivs och visas i människoläsbara anteckningar, t.ex.

i IPv4 och

2001: db8: 0: 1234: 0: 567: 8: 1

i IPv6. Storleken på routingsprefixet för adressen anges i CIDR -notering genom att adressen tilläggs med antalet signifikanta bitar , t.ex.

192.0.2.1

/

24

, vilket motsvarar den historiskt använda subnätmasken

255.255.255.0

.

IP -adressutrymmet hanteras globalt av Internet Assigned Numbers Authority (IANA) och av fem regionala internetregister (RIR) som är ansvariga i sina utsedda territorier för tilldelning till lokala internetregister , till exempel Internetleverantörer (ISP), och andra ändamål användare . IPv4 -adresser distribuerades av IANA till RIR: erna i block om cirka 16,8 miljoner adresser vardera, men har uttömts på IANA -nivå sedan 2011. Endast en av RIR: erna har fortfarande tillgång till lokala uppdrag i Afrika. Vissa IPv4 -adresser är reserverade för privata nätverk och är inte globalt unika.

Nätverksadministratörer tilldelar en IP -adress till varje enhet som är ansluten till ett nätverk. Sådana tilldelningar kan vara statiska (fasta eller permanenta) eller dynamiska , beroende på nätverkspraxis och programvarufunktioner.

En IP -adress tjänar två huvudfunktioner: den identifierar värden, eller närmare bestämt dess nätverksgränssnitt , och den tillhandahåller platsen för värden i nätverket, och därmed möjligheten att etablera en väg till den värden. Dess roll har karakteriserats enligt följande: "Ett namn indikerar det vi söker. En adress anger var det är. En rutt indikerar hur man kommer dit." Den header i varje IP-paket innehåller IP-adressen för den sändande värden och att för destinationsvärden.

Två versioner av Internetprotokollet är vanligt förekommande på Internet idag. Den ursprungliga versionen av Internetprotokollet som först distribuerades 1983 i ARPANET , föregångaren till Internet, är Internet Protocol version 4 (IPv4).

Den snabba uttömningen av IPv4-adressutrymme som var tillgängligt för uppdrag till Internetleverantörer och slutanvändarorganisationer i början av 1990-talet fick Internet Engineering Task Force (IETF) att utforska ny teknik för att utöka adresseringskapaciteten på Internet. Resultatet blev en omdesign av Internetprotokollet som så småningom blev känt som Internet Protocol Version 6 (IPv6) 1995. IPv6-tekniken var i olika testfaser fram till mitten av 2000-talet då kommersiell produktionsdistribution påbörjades.

Idag används dessa två versioner av Internetprotokollet samtidigt. Bland andra tekniska ändringar definierar varje version adressformatet annorlunda. På grund av den historiska förekomsten av IPv4 hänvisar den allmänna termen IP -adress vanligtvis fortfarande till de adresser som definieras av IPv4. Klyftan i versionsekvens mellan IPv4 och IPv6 berodde på att version 5 tilldelades det experimentella Internet Stream Protocol 1979, som dock aldrig kallades IPv5.

Andra versioner v1 till v9 definierades, men bara v4 och v6 har någonsin fått stor utbredning. v1 och v2 var namn för TCP -protokoll 1974 och 1977, eftersom det var att separera IP -specifikationer vid den tiden. v3 definierades 1978 och v3.1 är den första versionen där TCP separeras från IP. v6 är en syntes av flera föreslagna versioner, v6 Simple Internet Protocol , v7 TP/IX: The Next Internet , v8 PIP - The P Internet Protocol , och v9 TUBA - Tcp & Udp with Big Addresses .

IP -nätverk kan delas in i delnät i både IPv4 och IPv6 . För detta ändamål erkänns en IP-adress som består av två delar: nätverksprefixet i högordningens bitar och de återstående bitarna som kallas restfält , värdidentifierare eller gränssnittsidentifierare (IPv6), som används för värdnumrering i ett nätverk . Den nätmask eller CIDR notation bestämmer hur IP-adressen är uppdelad i nätverk och värd delar.

Termen subnätmask används endast inom IPv4. Båda IP -versionerna använder dock CIDR -konceptet och notationen. I detta följs IP -adressen av en snedstreck och antalet (i decimaler) bitar som används för nätverksdelen, även kallad routingsprefix . Till exempel kan en IPv4 -adress och dess nätmask vara

respektive

255.255.255.0

. CIDR -notationen för samma IP -adress och delnät är

192.0.2.1

/

24

, eftersom de första 24 bitarna i IP -adressen indikerar nätverket och delnätet.

En IPv4 -adress har en storlek på 32 bitar, vilket begränsar adressutrymmet till

(2 ³² ) adresser. Av detta antal är vissa adresser reserverade för särskilda ändamål som privata nätverk (~ 18 miljoner adresser) och multicast -adressering (~ 270 miljoner adresser).

IPv4-adresser representeras vanligtvis i punkt-decimalnotation , bestående av fyra decimalnummer, var och en från 0 till 255, separerade med punkter, t.ex.

. Varje del representerar en grupp med 8 bitar (en oktett ) av adressen. I vissa fall av tekniskt skrivande kan IPv4 -adresser presenteras i olika hexadecimala , oktala eller binära representationer.

Delhistorik

I de tidiga stadierna av utvecklingen av internetprotokollet var nätverksnumret alltid den högsta ordningsoktetten (de mest betydande åtta bitarna). Eftersom denna metod endast tillät 256 nätverk, visade det sig snart otillräckligt eftersom ytterligare nätverk utvecklades som var oberoende av de befintliga nätverken som redan har angetts av ett nätverksnummer. 1981 reviderades adresseringsspecifikationen med införandet av klassisk nätverksarkitektur .

Klassisk nätverksdesign möjliggjorde ett större antal enskilda nätverksuppdrag och finkornig delnätdesign. De tre första bitarna i den mest betydande oktetten för en IP -adress definierades som adressens klass . Tre klasser ( A , B och C ) definierades för universell unicast -adressering. Beroende på den härledda klassen baserades nätverksidentifieringen på oktettgränssegment för hela adressen. Varje klass använde successivt ytterligare oktetter i nätverksidentifieraren, vilket reducerade det möjliga antalet värdar i klasserna av högre ordning ( B och C ). Följande tabell ger en översikt över detta nu föråldrade system.

bitfält

Historisk klassisk nätverksarkitektur

Klass	Ledande bitar	Storlek på vila bitfält	Antal nätverk	Antal adresser per nätverk	Startadress	Slutadress
A	0	8	24	128 (2 7 )	16 777 216 (2 24 )	0.0.0.0	127.255.255.255
B	10	16	16	16 384 (2 14 )	65 536 (2 16 )	128.0.0.0	191.255.255.255
C	110	24	8	2 097 152 (2 21 )	256 (2 8 )	192.0.0.0	223.255.255.255

Klassisk nätverksdesign tjänade sitt syfte i startskedet av Internet, men det saknade skalbarhet inför den snabba expansionen av nätverk på 1990 -talet. Klassystemet för adressutrymmet ersattes med Classless Inter-Domain Routing (CIDR) 1993. CIDR är baserat på subnätmaskering med variabel längd (VLSM) för att tillåta tilldelning och routing baserat på prefix med godtycklig längd. Idag fungerar rester av klassiska nätverkskoncept endast i begränsad omfattning som standardkonfigurationsparametrar för vissa nätverksprogram och hårdvarukomponenter (t.ex. nätmask) och i den tekniska jargongen som används i nätverksadministratörers diskussioner.

Privata adresser

Tidig nätverksdesign, när global end-to-end-anslutning var tänkt för kommunikation med alla internetvärdar, avsåg att IP-adresser skulle vara globalt unika. Det visade sig dock att detta inte alltid var nödvändigt när privata nätverk utvecklades och det offentliga adressutrymmet behövde bevaras.

Datorer som inte är anslutna till Internet, till exempel fabriksmaskiner som endast kommunicerar med varandra via TCP/IP , behöver inte ha globalt unika IP -adresser. Idag används sådana privata nätverk i stor utsträckning och ansluter vanligtvis till Internet med nätverksadressöversättning (NAT) vid behov.

Tre icke-överlappande intervall av IPv4-adresser för privata nätverk är reserverade. Dessa adresser dirigeras inte på Internet och därför behöver deras användning inte samordnas med ett IP -adressregister. Varje användare kan använda något av de reserverade blocken. Vanligtvis delar en nätverksadministratör upp ett block i delnät; till exempel använder många hemroutrar automatiskt ett standardadressintervall på

till

192.168.0.255

(

192.168.0.0

/

24

).

Reserverade privata IPv4 -nätverksintervall

namn	CIDR -block	Adressintervall	Antal adresser	Klassisk beskrivning
24-bitars block	10.0.0.0/8	10.0.0.0 - 10.255.255.255	16 777 216	Singelklass A.
20-bitars block	172.16.0.0/12	172.16.0.0 - 172.31.255.255	1 048 576	Intilliggande sortiment av 16 klass B -block.
16-bitars block	192.168.0.0/16	192.168.0.0 - 192.168.255.255	65 536	Anslutande sortiment av 256 klass C -block.

I IPv6 ökades adressstorleken från 32 bitar i IPv4 till 128 bitar, vilket gav upp till 2 ¹²⁸ (ungefär

) adresser. Detta anses tillräckligt under överskådlig framtid.

Avsikten med den nya designen var inte att tillhandahålla bara en tillräcklig mängd adresser, utan också omdesigna routing på Internet genom att möjliggöra en effektivare aggregering av undernätets routingprefix. Detta resulterade i en långsammare tillväxt av routingtabeller i routrar. Den minsta möjliga individuella tilldelningen är ett delnät för 2 ⁶⁴ värdar, vilket är kvadraten för storleken på hela IPv4 -internet. På dessa nivåer kommer det faktiska adressutnyttjandegraden att vara liten på alla IPv6 -nätverkssegment. Den nya designen ger också möjlighet att separera adressinfrastrukturen för ett nätverkssegment, det vill säga den lokala administrationen av segmentets tillgängliga utrymme, från adressprefixet som används för att dirigera trafik till och från externa nätverk. IPv6 har faciliteter som automatiskt ändrar routningsprefixet för hela nätverk, om den globala anslutningen eller routningspolicyn ändras, utan att kräva intern omdesign eller manuellt omnummerering.

Det stora antalet IPv6 -adresser gör att stora block kan tilldelas för specifika ändamål och, när så är lämpligt, aggregeras för effektiv routing. Med ett stort adressutrymme behöver du inte ha komplexa adressbevaringsmetoder som används i CIDR.

Alla moderna operativsystem för skrivbord och företagsserver inkluderar inbyggt stöd för IPv6 , men det är ännu inte utbredt i andra enheter, till exempel routrar för bostadsnätverk, voice over IP (VoIP) och multimediautrustning och viss nätverkshårdvara .

Privata adresser

Precis som IPv4 reserverar adresser för privata nätverk, avsätts block av adresser i IPv6. I IPv6 kallas dessa unika lokala adresser (ULA). Kopplingsprefixet

är reserverad för detta block, som är uppdelad i två

/

åtta

block med olika implicita politik. Adresserna innehåller ett 40-bitars pseudoslumpnummer som minimerar risken för adresskollisioner om webbplatser sammanfogas eller om paket misslyckas.

Tidiga metoder använde ett annat block för detta ändamål (

, dubbade plats-lokala adresser. Definitionen av vad som utgjorde en webbplats var dock oklar och den dåligt definierade adresseringspolitiken skapade oklarheter för routning. Denna adresstyp övergavs och får inte användas i nya system.

.

Privata och länklokala adressprefix får inte dirigeras på det offentliga Internet.

IP -adresser tilldelas en värd antingen dynamiskt när de ansluter till nätverket, eller ihållande genom konfiguration av värdens hårdvara eller programvara. Ihållande konfiguration är också känd som att använda en statisk IP -adress . När en dators IP -adress tilldelas varje gång den startas om, kallas det däremot en dynamisk IP -adress .

Dynamiska IP -adresser tilldelas av nätverket med hjälp av Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP). DHCP är den vanligaste tekniken för att tilldela adresser. Det undviker den administrativa bördan att tilldela specifika statiska adresser till varje enhet i ett nätverk. Det gör det också möjligt för enheter att dela det begränsade adressutrymmet i ett nätverk om bara några av dem är online vid en viss tidpunkt. Normalt är dynamisk IP -konfiguration aktiverad som standard i moderna stationära operativsystem.

Adressen som tilldelats DHCP är associerad med ett hyreskontrakt och har vanligtvis en utgångsperiod. Om hyresavtalet inte förnyas av värden före utgången kan adressen tilldelas en annan enhet. Vissa DHCP -implementeringar försöker tilldela samma IP -adress till en värd, baserat på dess MAC -adress , varje gång den ansluter till nätverket. En nätverksadministratör kan konfigurera DHCP genom att tilldela specifika IP -adresser baserat på MAC -adress.

DHCP är inte den enda tekniken som används för att tilldela IP -adresser dynamiskt. Bootstrap Protocol är ett liknande protokoll och föregångare till DHCP. Uppringning och vissa bredbandsnät använder dynamiska adressfunktioner i punkt-till-punkt-protokollet .

Datorer och utrustning som används för nätverksinfrastrukturen, såsom routrar och postservrar, är vanligtvis konfigurerade med statisk adressering.

Om statiska eller dynamiska adresskonfigurationer saknas eller misslyckas, kan ett operativsystem tilldela en länk-lokal adress till en värd med hjälp av statslös adress autokonfiguration.

Klibbig dynamisk IP -adress

Adress autokonfiguration

Adressblock

är definierat för särskild användning av länklokal adressering för IPv4-nätverk. I IPv6 tar varje gränssnitt, oavsett om det används statiska eller dynamiska adresser, också en länklokal adress automatiskt i blocket

fe80 ::

/

10

. Dessa adresser är endast giltiga på länken, till exempel ett lokalt nätverkssegment eller en punkt-till-punkt-anslutning, till vilken en värd är ansluten. Dessa adresser kan inte dirigeras och kan, liksom privata adresser, inte vara källan eller destinationen för paket som korsar Internet.

När det länklokala IPv4-adressblocket var reserverat fanns inga standarder för mekanismer för adresskonfiguration. För att fylla tomrummet utvecklade Microsoft ett protokoll som heter Automatic Private IP Addressing (APIPA), vars första offentliga implementering visades i Windows 98 . APIPA har använts på miljontals maskiner och blev en de facto -standard i branschen. I maj 2005 definierade IETF en formell standard för det.

Att hantera konflikter

En IP -adresskonflikt uppstår när två enheter på samma lokala fysiska eller trådlösa nätverk hävdar att de har samma IP -adress. En andra tilldelning av en adress stoppar i allmänhet IP -funktionen för en eller båda enheterna. Många moderna operativsystem meddelar administratören om IP -adresskonflikter. När IP -adresser tilldelas av flera personer och system med olika metoder kan någon av dem ha fel. Om en av enheterna som är inblandade i konflikten är standardgatewayåtkomst utanför LAN för alla enheter på LAN, kan alla enheter vara försämrade.

IP -adresser klassificeras i flera klasser av operativa egenskaper: unicast, multicast, anycast och broadcast -adressering.

Unicast -adressering

Det vanligaste begreppet en IP -adress är i unicast -adressering, tillgängligt i både IPv4 och IPv6. Det refererar normalt till en enda avsändare eller en enda mottagare och kan användas för både sändning och mottagning. Vanligtvis är en unicast -adress associerad med en enda enhet eller värd, men en enhet eller värd kan ha mer än en unicast -adress. Att skicka samma data till flera unicast -adresser kräver att avsändaren skickar all data många gånger om, en gång för varje mottagare.

Sändningsadressering

Broadcasting är en adresseringsteknik tillgänglig i IPv4 för att adressera data till alla möjliga destinationer i ett nätverk i en överföringsoperation som en all-hosts-sändning . Alla mottagare fångar nätverkspaketet. Adressen

används för nätverksutsändning. Dessutom använder en mer begränsad riktad sändning all-one-värdadressen med nätverksprefixet. Till exempel, används destinationsadressen för riktad utsändning till enheter i nätverket

192.0.2.0

/

24

är

192.0.2.255

.

IPv6 implementerar inte broadcast-adressering och ersätter den med multicast till den speciellt definierade multicast-adressen för alla noder.

Multicast -adressering

från dess unicast -adress till multicast -gruppadressen och förmedlarrouterna tar hand om att kopiera och skicka dem till alla intresserade mottagare (de som har anslutit sig till motsvarande multicast -grupp).

Anycast adressering

Precis som broadcast och multicast är anycast en en-till-många routingstopologi. Dataströmmen överförs dock inte till alla mottagare, bara den som routern bestämmer är närmast i nätverket. Anycast-adressering är en inbyggd funktion i IPv6. I IPv4 är anycast adressering implementeras med Border Gateway Protocol med hjälp av kortaste vägen metric att välja destinationer. Anycast -metoder är användbara för global lastbalansering och används vanligtvis i distribuerade DNS -system.

En värd kan använda geolokaliseringsprogramvara för att härleda den geografiska positionen för dess kommunicerande kamrat.

tilldelar hemmets nätverk . I det här fallet är det också lokalt synligt genom att logga in på routerkonfigurationen.

De flesta offentliga IP -adresser ändras, och relativt ofta. Varje typ av IP -adress som ändras kallas en dynamisk IP -adress. I hemnät tilldelar ISP vanligtvis en dynamisk IP. Om en ISP gav ett hemnätverk en oföränderlig adress är det mer troligt att det missbrukas av kunder som är värd för webbplatser hemifrån eller av hackare som kan prova samma IP -adress om och om igen tills de bryter mot ett nätverk.

Av säkerhets- och sekretesshänsyn vill nätverksadministratörer ofta begränsa offentlig internettrafik inom sina privata nätverk. Käll- och destinations -IP -adresserna som finns i rubrikerna för varje IP -paket är ett bekvämt sätt att diskriminera trafik genom att blockera IP -adresser eller genom att selektivt skräddarsy svar på externa förfrågningar till interna servrar. Detta uppnås med brandväggsprogramvara som körs på nätverkets gateway -router. En databas med IP -adresser för begränsad och tillåten trafik kan upprätthållas i svartlistor respektive vitlistor .

Flera klientenheter kan visas för

dela en IP -adress, antingen för att de är en del av en delad webbhotellstjänstmiljö eller för att en IPv4 -nätverksadressöversättare (NAT) eller proxyserver fungerar som en mellanhand för klientens räkning, i vilket fall den ursprungliga IP -adressen är maskerad från servern som tar emot en begäran. En vanlig metod är att ha en NAT -mask många enheter i ett privat nätverk. Endast NAT (s) offentliga gränssnitt behöver ha en Internet-routbar adress.

NAT -enheten kartlägger olika IP -adresser i det privata nätverket till olika TCP- eller UDP -portnummer på det offentliga nätverket. I bostadsnätverk implementeras vanligtvis NAT -funktioner i en bostadsgateway . I detta scenario har de datorer som är anslutna till routern privata IP -adresser och routern har en offentlig adress på sitt externa gränssnitt för att kommunicera på Internet. De interna datorerna verkar dela en offentlig IP -adress.

Datoroperativsystem tillhandahåller olika diagnostiska verktyg för att undersöka nätverksgränssnitt och adresskonfiguration. Microsoft Windows ger kommandoradsgränssnitt verktyg ipconfig och netsh och användare av Unix-liknande system kan använda ifconfig , netstat , väg , lanstat, fStat och iproute2 verktyg för att utföra uppgiften.