Bagaimana Alamat IP berfungsi?

Setiap peranti yang disambungkan ke rangkaian-komputer, tablet, kamera, apa sahaja-memerlukan pengecam unik supaya peranti lain tahu cara untuk mencapainya. Di dunia rangkaian TCP / IP, pengenal itu adalah alamat Protokol Internet (IP).

Jika anda telah bekerja dengan komputer untuk sebarang masa, anda mungkin terdedah kepada alamat IP-urutan-urutan numerik yang kelihatan seperti 192.168.0.15. Kebanyakan masa, kita tidak perlu berurusan dengannya secara langsung, kerana peranti dan rangkaian kami menjaga perkara itu di belakang tabir. Apabila kita perlu berurusan dengan mereka, kita sering mengikuti arahan tentang nombor yang hendak diletakkan di mana. Tetapi, jika anda ingin menyelam sedikit lebih mendalam tentang apa maksud nombor tersebut, artikel ini adalah untuk anda.

Kenapa anda perlu peduli? Nah, memahami bagaimana alamat IP berfungsi adalah penting jika anda ingin menyelesaikan masalah mengapa rangkaian anda tidak berfungsi dengan betul, atau mengapa peranti tertentu tidak menyambung dengan cara yang anda harapkan. Dan, jika anda perlu menyediakan sesuatu yang lebih maju-seperti hosting pelayan permainan atau pelayan media yang mana rakan-rakan dari internet boleh menyambung-anda perlu tahu sesuatu mengenai alamat IP. Plus, ia agak menarik.

Nota: Kami akan meliputi asas-asas alamat IP dalam artikel ini, jenis barangan yang menggunakan alamat IP, tetapi tidak pernah benar-benar berfikir tentang mereka, mungkin ingin tahu. Kami tidak akan meliputi beberapa perkara yang lebih maju, atau profesional, seperti kelas IP, routing tanpa kelas, dan subnetting adat ... tetapi kami akan menunjuk beberapa sumber untuk bacaan lanjut ketika kami pergi bersama.

Apa itu Alamat IP?

Satu alamat IP unik mengenal pasti peranti pada rangkaian. Anda telah melihat alamat ini sebelum ini; mereka kelihatan seperti 192.168.1.34.

Alamat IP sentiasa satu set empat nombor seperti itu. Setiap nombor boleh berkisar dari 0 hingga 255. Jadi, julat alamat penuh IP pergi dari 0.0.0.0 ke 255.255.255.255.

Alasan setiap nombor hanya boleh mencapai sehingga 255 adalah setiap nombor adalah nombor binari lapan digit (kadangkala dipanggil satu oktet). Dalam satu oktet, nombor sifar akan menjadi 00000000, manakala nombor 255 akan menjadi 11111111, bilangan maksimum yang boleh dicapai oleh oktet. Alamat IP yang telah disebutkan sebelumnya (192.168.1.34) dalam binari akan kelihatan seperti ini: 11000000.10101000.00000001.00100010.

Komputer berfungsi dengan format binari, tetapi kita mendapati manusia lebih mudah untuk bekerja dengan format perpuluhan. Namun, mengetahui bahawa alamat sebenarnya nombor perduaan akan membantu kita memahami mengapa beberapa perkara yang mengelilingi alamat IP berfungsi seperti yang mereka lakukan.

Jangan risau! Kami tidak akan membuang banyak binari atau matematik kepada anda dalam artikel ini, jadi hanya bawa kami sedikit lebih lama.

Dua Bahagian Satu Alamat IP

Alamat IP peranti sebenarnya terdiri daripada dua bahagian berasingan:

ID Rangkaian: ID rangkaian adalah sebahagian daripada alamat IP bermula dari kiri yang mengenal pasti rangkaian khusus di mana peranti berada. Pada rangkaian rumah tipikal, di mana peranti mempunyai alamat IP 192.168.1.34, bahagian 192.168.1 alamatnya ialah ID rangkaian. Adalah adat untuk mengisi bahagian akhir yang hilang dengan sifar, jadi kami mungkin mengatakan bahawa ID rangkaian peranti itu ialah 192.168.1.0.
ID hos: ID tuan rumah adalah sebahagian daripada alamat IP yang tidak diambil oleh ID rangkaian. Ia mengenal pasti peranti tertentu (dalam dunia TCP / IP, kami memanggil "tuan rumah" peranti) pada rangkaian itu. Meneruskan contoh alamat IP 192.168.1.34, ID tuan rumah adalah 34-ID unik tuan rumah pada rangkaian 192.168.1.0.

Di rangkaian rumah anda, maka anda mungkin melihat beberapa peranti dengan alamat IP seperti 192.168.1.1, 192.168.1.2, 192.168.1 30, dan 192.168.1.34. Semua ini adalah peranti unik (dengan ID tuan rumah 1, 2, 30, dan 34 dalam kes ini) pada rangkaian yang sama (dengan rangkaian ID 192.168.1.0).

Untuk gambar semua ini lebih baik, mari kita beralih kepada analogi. Ia agak serupa dengan bagaimana alamat jalanan berfungsi di dalam bandar. Ambil alamat seperti 2013 Paradise Street. Nama jalan seperti ID rangkaian, dan nombor rumah adalah seperti ID tuan rumah. Di dalam sebuah bandar, tiada dua jalanan akan dinamakan sama, sama seperti tiada dua ID rangkaian di rangkaian yang sama akan dinamakan sama. Di jalan tertentu, setiap nombor rumah adalah unik, sama seperti semua iDs tuan rumah dalam ID rangkaian tertentu adalah unik.

The Subnet Mask

Jadi, bagaimanakah peranti anda menentukan bahagian alamat IP yang mana ID rangkaian dan bahagian mana ID tuan rumah? Untuk itu, mereka menggunakan nombor kedua yang selalu anda lihat berkaitan dengan alamat IP. Nombor itu dipanggil subnet mask.

Pada rangkaian yang paling mudah (seperti yang ada di rumah atau perniagaan kecil), anda akan melihat topeng subnet seperti 255.255.255.0, di mana semua empat nombor sama ada 255 atau 0. Kedudukan perubahan dari 255 hingga 0 menunjukkan bahagian antara rangkaian dan ID tuan rumah. The 255s "mask" keluar ID rangkaian dari persamaan.

Nota: Masker asas subnet yang kami huraikan di sini dikenali sebagai topeng subnet lalai. Perkara menjadi lebih rumit daripada ini pada rangkaian yang lebih besar. Orang sering menggunakan topeng subnet tersuai (di mana kedudukan pemecahan antara sifar dan orang beralih dalam oktet) untuk membuat beberapa subnets pada rangkaian yang sama. Itu sedikit di luar skop artikel ini, tetapi jika anda berminat, Cisco mempunyai panduan yang baik mengenai subnetting.

Alamat Gateway Lalai

Sebagai tambahan kepada alamat IP itu sendiri dan subnet topeng yang berkaitan, anda juga akan melihat alamat gateway lalai yang disenaraikan bersama dengan maklumat alamat IP. Bergantung pada platform yang anda gunakan, alamat ini mungkin dipanggil sesuatu yang berbeza. Ia kadangkala dikenali sebagai "router," "alamat router," laluan lalai, "atau hanya" pintu masuk. "Ini adalah perkara yang sama. Ia adalah alamat IP lalai yang mana peranti menghantar data rangkaian apabila data tersebut dimaksudkan untuk pergi ke rangkaian lain (satu dengan ID rangkaian yang lain) daripada peranti yang sedang dihidupkan.

Contoh paling mudah ini terdapat dalam rangkaian rumah biasa.

Sekiranya anda mempunyai rangkaian rumah dengan pelbagai peranti, anda mungkin mempunyai router yang disambungkan ke internet melalui modem. Penghala itu mungkin peranti berasingan, atau ia mungkin menjadi sebahagian daripada unit kombo modem / router yang dibekalkan oleh pembekal internet anda. Router duduk di antara komputer dan peranti di rangkaian anda dan peranti yang lebih banyak menghadap awam di internet, lalu lintas (atau routing) ke belakang dan sebagainya.

Katakan anda menyalakan pelayar anda dan pergi ke www.howtogeek.com. Komputer anda menghantar permintaan ke alamat IP tapak kami. Oleh kerana pelayan kami berada di internet dan bukannya di rangkaian rumah anda, lalu lintas itu dihantar dari PC anda ke router anda (pintu masuk), dan penghala anda memajukan permintaan ke pelayan kami. Pelayan menghantar maklumat yang betul kembali ke penghala anda, yang kemudian mengarahkan maklumat kembali ke peranti yang meminta, dan anda melihat tapak kami muncul di penyemak imbas anda.

Biasanya, router dikonfigurasikan secara lalai untuk mempunyai alamat IP peribadi mereka (alamat mereka di rangkaian tempatan) sebagai ID tuan rumah yang pertama. Jadi, sebagai contoh, pada rangkaian rumah yang menggunakan 192.168.1.0 untuk ID rangkaian, penghala biasanya akan menjadi 192.168.1.1. Sudah tentu, seperti kebanyakan perkara, anda boleh mengkonfigurasikannya menjadi sesuatu yang berbeza jika anda mahu.

Pelayan DNS

Terdapat satu maklumat terakhir yang akan anda lihat di sebelah alamat IP, subnet mask, dan alamat gateway lalai: alamat satu atau dua pelayan Nama Domain (DNS) lalai. Kami manusia bekerja lebih baik dengan nama daripada alamat berangka. Menaip www.howtogeek.com ke dalam bar alamat penyemak imbas anda adalah lebih mudah daripada mengingati dan menaip alamat IP tapak kami.

Kerja DNS seperti buku telefon, mencari perkara yang dapat dibaca manusia seperti nama tapak web, dan menukarnya ke alamat IP. DNS melakukan ini dengan menyimpan semua maklumat tersebut pada sistem pelayan DNS yang dipautkan di internet. Peranti anda perlu mengetahui alamat pelayan DNS untuk menghantar pertanyaan mereka.

Pada rangkaian kecil atau rumah tipikal, alamat IP pelayan DNS seringkali sama dengan alamat pintu masuk lalai. Peranti menghantar pertanyaan DNS mereka ke penghala anda, yang kemudian memajukan permintaan ke apa saja pelayan DNS router yang dikonfigurasi untuk digunakan. Secara lalai, ini biasanya apa sahaja pelayan DNS yang disediakan oleh ISP anda, tetapi anda boleh mengubahnya menggunakan pelayan DNS yang berbeza jika anda mahu. Kadangkala, anda mungkin berjaya dengan lebih baik menggunakan pelayan DNS yang disediakan oleh pihak ketiga, seperti Google atau OpenDNS.

Apakah Perbezaan Antara IPv4 dan IPv6?

Anda juga mungkin perasan semasa melayari tetapan jenis alamat IP yang berbeza, yang dipanggil alamat IPv6. Jenis alamat IP yang telah kita bincangkan sejauh ini ialah alamat yang digunakan oleh IP versi 4 (IPv4) -a protokol yang dibangunkan pada akhir 70-an. Mereka menggunakan 32 bit binari yang kita bicarakan (dalam empat oktet) untuk menyediakan sejumlah 4.29 bilion kemungkinan alamat yang unik. Walaupun begitu banyak bunyi, semua alamat awam yang telah lama ditugaskan kepada perniagaan. Ramai daripada mereka tidak digunakan, tetapi mereka ditugaskan dan tidak dapat digunakan secara umum.

Pada pertengahan tahun 90-an, bimbang tentang potensi kekurangan alamat IP, Pasukan Petugas Kejuruteraan internet (IETF) direka IPv6. IPv6 menggunakan alamat 128-bit dan bukannya alamat 32-bit IPv4, jadi jumlah alamat unik diukur dalam undecillions-jumlah yang cukup besar yang mungkin tidak pernah habis.

Tidak seperti notasi perpuluhan bertitik yang digunakan dalam IPv4, alamat IPv6 diungkapkan sebagai lapan kumpulan nombor, dibahagikan dengan titik. Setiap kumpulan mempunyai empat digit heksadesimal yang mewakili 16 digit binari (jadi, ia dirujuk sebagai hextet). Alamat IPv6 tipikal mungkin kelihatan seperti ini:

2601: 7c1: 100: ef69: b5ed: ed57: dbc0: 2c1e

Masalahnya, kekurangan alamat IPv4 yang menyebabkan semua kebimbangan akhirnya dikurangkan ke tahap yang besar oleh peningkatan penggunaan alamat IP peribadi di sebalik penghala. Semakin ramai orang membuat rangkaian peribadi mereka sendiri, menggunakan alamat IP peribadi yang tidak didedahkan secara terbuka.

Jadi, walaupun IPv6 masih menjadi pemain utama dan peralihan itu masih akan berlaku, ia tidak pernah berlaku seperti yang diramalkan-sekurang-kurangnya belum lagi. Jika anda berminat untuk mempelajari lebih lanjut, lihat sejarah dan garis masa IPv6 ini.

Bagaimana Peranti Dapatkan Alamat IPnya?

Sekarang anda tahu asas bagaimana alamat IP berfungsi, mari kita bercakap tentang bagaimana peranti mendapatkan alamat IP mereka di tempat pertama. Terdapat dua jenis tugasan IP: dinamik dan statik.

Alamat IP dinamik diberikan secara automatik apabila peranti menyambung ke rangkaian. Sebilangan besar rangkaian hari ini (termasuk rangkaian rumah anda) menggunakan sesuatu yang dipanggil Protokol Konfigurasi Hos Dynamic (DHCP) untuk membuat ini berlaku. DHCP dibina ke dalam penghala anda. Apabila peranti menyambung ke rangkaian, ia menghantar mesej siaran yang meminta alamat IP. DHCP memintas mesej ini, dan kemudian memberikan alamat IP ke peranti itu dari sekumpulan alamat IP yang tersedia.

Terdapat rangkaian alamat IP peribadi tertentu yang akan digunakan oleh router untuk tujuan ini. Yang digunakan bergantung pada siapa yang membuat router anda, atau bagaimana anda telah menetapkan perkara itu sendiri. Rangkaian IP peribadi termasuk:

10.0.0.0 - 10.255.255.255: Jika anda seorang pelanggan Comcast / Xfinity, penghala yang disediakan oleh ISP anda memberikan alamat dalam julat ini. Sesetengah ISP lain juga menggunakan alamat ini pada router mereka, seperti juga Apple pada router AirPort mereka.
192.168.0.0 - 192.168.255.255: Kebanyakan router komersil disediakan untuk memberikan alamat IP dalam julat ini. Sebagai contoh, kebanyakan router Linksys menggunakan rangkaian 192.168.1.0, manakala D-Link dan Netgear menggunakan kedua-dua julat 198.168.0.0
172.16.0.0 - 172.16.255.255: Julat ini jarang digunakan oleh mana-mana vendor komersial secara lalai.
169.254.0.0 - 169.254.255.255: Ini adalah julat khas yang digunakan oleh protokol yang bernama Automatic IP Addressing. Jika komputer anda (atau peranti lain) ditetapkan untuk mendapatkan alamat IPnya secara automatik, tetapi tidak dapat mencari pelayan DHCP, ia memberikan alamatnya sendiri dalam julat ini. Jika anda melihat salah satu daripada alamat ini, ia memberitahu anda bahawa peranti anda tidak dapat mencapai pelayan DHCP apabila tiba masanya untuk mendapatkan alamat IP, dan anda mungkin mempunyai masalah rangkaian atau masalah dengan penghala anda.

Perkara tentang alamat dinamik adalah bahawa mereka kadang-kadang boleh berubah. Pelayan DHCP menyewa alamat IP kepada peranti, dan apabila pajakan tersebut terpasang, peranti mesti memperbaharui pajakan. Kadang-kadang, peranti akan mendapatkan alamat IP yang berbeza dari kumpulan alamat yang dapat diberikan oleh pelayan.

Kebanyakan masa, ini bukan masalah besar, dan semuanya akan "hanya berfungsi". Kadangkala, bagaimanapun, anda mungkin ingin memberikan peranti alamat IP yang tidak berubah. Sebagai contoh, mungkin anda mempunyai peranti yang anda perlukan untuk mengakses secara manual, dan anda mendapati lebih mudah untuk mengingati alamat IP daripada nama. Atau mungkin anda mempunyai aplikasi tertentu yang hanya boleh menyambung ke peranti rangkaian menggunakan alamat IP mereka.

Dalam kes itu, anda boleh memberikan alamat IP statik kepada peranti tersebut. Terdapat beberapa cara untuk melakukan ini. Anda boleh mengkonfigurasi secara manual peranti dengan alamat IP statik sendiri, walaupun ini kadang-kadang boleh menjadi janky. Penyelesaian lain yang lebih elegan adalah untuk mengkonfigurasi penghala anda untuk memberikan alamat IP statik ke peranti tertentu semasa apa yang biasanya akan menjadi tugasan dinamik oleh pelayan DHCP. Dengan cara itu, alamat IP tidak pernah berubah, tetapi anda tidak mengganggu proses DHCP yang memastikan semuanya berjalan lancar.