Протокол IP версии 4 (IPv4) — это четвертая версия протокола IP и первая версия, получившая широкое распространение.
IPv4 — наиболее распространенный протокол связи, один из основных протоколов сети Интернет.
Протокол IP относится к сетевому уровню модели OSI.
IP-адрес состоит из четырех восьмибитных октетов. Каждый из них может иметь значение от 0 до 255.
Примеры:
- 12.5.24.2
- 127.0.0.1
- 192.168.3.54
- 208.32.56.232
Для корректной работы IP-адреса необходимо правильно настроить сам адрес и задать совместимую маску подсети.
Для подключения к Интернету (или к другой удаленной сети) необходим адрес шлюза. Иногда требуется также адрес DNS-сервера.
Архитектура сетей IPv4 является классовой. Существует пять классов: обычно используются классы A, B и C.
В IP-адресе класса A первый октет является идентификатором сети.
 |
| Петлевое тестирование |
Допустимые значения первого октета для сети класса A: от 0 до 127.
Адреса с идентификатором сети 127 не применяются в качестве логических IP-адресов и не присваиваются узлам. Такие адреса являются петлевыми IP-адресами и используются для тестирования.
 |
| Доступные адреса |
Чтобы определить количество доступных адресов, необходимо вычесть 2 из результата математического расчета.
Первый и последний адрес нельзя использовать в качестве адресов узлов:
Например, для сети 172.24.3.X
- адрес, в котором значению X соответствует двоичная последовательность нулей, является адресом всей сети: 172.24.3.0
- адрес, в котором значению X соответствует двоичная последовательность единиц, является широковещательным адресом: 172.24.3.255
Адреса классов D и E не применяются для адресации стандартных узлов:
- Адреса класса D используются для так называемой многоадресной рассылки — для передачи данных множеству компьютеров (или маршрутизаторов).
- Класс E был зарезервирован на будущее, однако не был использован из-за введения IPv6.
Совет: чтобы упростить процесс преобразования, предложите студентам развернуть меню View (вид) и выбрать пункт Digit Grouping (группировка цифр по разрядам).
Если двум устройствам присвоен одинаковый IP-адрес, возникает конфликт IP-адресов.
Ошибка Windows: Конфликт IP-адреса с другой системой в сети.
Конфликт IP-адресов может привести к сбоям при передаче и получении данных.
Адреса IPv4 также делятся на общедоступные и частные. Общедоступные адреса являются идентификаторами устройств в сети Интернет.
Подключенные к Интернету устройства могут взаимодействовать с узлами, которые имеют общедоступные адреса.
Частные IP-адреса скрыты от устройств, расположенных в Интернете и любых других сетях.
Обычно устройство с таким адресом защищено прокси-сервером или брандмауэром.
Частные адреса.
Статический IP-адрес — это адрес, назначенный узлу вручную.
Динамические IP-адреса присваиваются устройствам автоматически, наряду с другими параметрами IP. Динамические адреса применяются чаще, чем статические.
 |
| Автоматическое назначение частных IP-адресов (APIPA) |
APIPA (Automatic Private IP Addressing) — это технология автоматического назначения частных IP-адресов.
APIPA использует единый сетевой адрес класса B: 169.254.0.0.
Клиент Windows автоматически присваивает себе адрес из этой сети, если не имеет статического адреса и не может получить IP-адрес от сервера DHCP.
Чтобы подключить устройство к Интернету, необходимо указать адрес шлюза по умолчанию и адрес DNS-сервера.
Шлюз по умолчанию определяет маршрут, используемый по умолчанию узлами TCP/IP для подключения к другим узлам и удаленным сетям.
Для подключения к устройству, не входящему в локальную сеть, клиентский компьютер будет использовать адрес шлюза по умолчанию.
DNS-сервер — это сервер, выполняющий разрешение имен, т. е. преобразование доменных имен в IP-адреса.
 |
| Преобразование сетевых адресов (NAT) |
Преобразование сетевых адресов (Network Address Translation, NAT) — это метод преобразования IPv4-адресов устройств из одной сети в адреса, пригодные для взаимодействия с устройствами из другой сети.
NAT используется в качестве временного решения проблемы нехватки адресов IPv4.
Эта технология позволяет преобразовать частное адресное пространство в другое адресное пространство или в единый общедоступный IP-адрес.
 |
| Преобразование сетевых адресов (NAT) обеспечивает изменение IP-адресов в заголовках пакетов IPv4, проходящих через маршрутизатор |
Разделение на подсети — это разбиение логической IP-сети на несколько областей.
По умолчанию все компьютеры находятся в одной подсети или сети.
Изменяя маску подсети по умолчанию, вы можете разделить сеть на несколько меньших подсетей.
IPv6 — это новая технология IP-адресации в сети Интернет.
В IPv6 устранены многие проблемы, связанные с IPv4 (в том числе ограниченное количество адресов и недостаточный уровень безопасности).
Адреса IPv6 представляют собой восемь групп из четырех шестнадцатеричных чисел.
IPv6 не обладает обратной совместимостью с IPv4.
Адрес IPv6 состоит из 128 бит, адрес IPv4 — из 32 бит.
- Количество допустимых адресов IPv4 — 4,3 миллиарда.
- Количество допустимых адресов IPv6 — 3,4 X 10^38 (340 ундециллионов).
Помните, что при увеличении размера адреса на 1 бит количество доступных адресов удваивается.
Адрес одноадресной рассылки: адресатом пакета является один сетевой интерфейс. Существует два типа адресов одноадресной рассылки:
- глобальные адреса одноадресной рассылки являются маршрутизируемыми и предназначены для обмена данными через Интернет;
- локальные адреса присваиваются автоматически и применяются для связи с устройствами по одному каналу (в одной подсети).
Адрес произвольной рассылки: является идентификатором нескольких интерфейсов; пакет доставляется ближайшему сетевому интерфейсу (интерфейсу, маршрут до которого самый короткий).
Адрес многоадресной рассылки: адресатами пакета являются несколько сетевых интерфейсов.
Адрес IPv6 состоит из трех частей.
- Префикс узла: первые три группы чисел, являющиеся идентификатором «сети».
- Идентификатор подсети: определяет подсеть данной сети.
- Идентификатор интерфейса: часть IP-адреса, определяющая конкретный узел.
- Адрес IPv6: 2001:4860:0000:2001:0000:0000:0000:0068.
Двойной стек IP обеспечивает поддержку двух программных реализаций протокола IP — версий IPv4 и IPv6.
Узлы с двойным стеком IP могут работать с адресами IPv4, адресами IPv6, а также с гибридной реализацией. В современных ОС чаще всего используется второй вариант.
В адресах с сопоставлением IPv4 первым 80 битам присвоены значения «0» (обратите внимание на два двоеточия); следующим 16 битам присвоены значения «1» (им соответствует запись ffff); последние 32 бита содержат адрес IPv4.
Структура этих адресов соответствует структуре адреса IPv6, однако последние 32 бита представлены в десятичной форме с разделителями-точками.
Адресу IPv4 10.254.254.1 соответствует адрес IPv6 ::ffff:10.254.254.1.
Пакеты IPv6 можно инкапсулировать в датаграммы IPv4.
В операционных системах Майкрософт эту функцию обычно выполняет адаптер Teredo, который является не физическим, а виртуальным адаптером (так называемым «псевдоинтерфейсом»). Пример такого адреса:
Fe80::5efe:10.0.0.2%2
Мы научились различать классы адресов IPv4: A, B и C.
Мы познакомились со шлюзом по умолчанию и с DNS-сервером и научились настраивать их при помощи диалогового окна свойств TCP/IP сетевого адаптера.
Мы изучили сложные компоненты концепции TCP/IP, такие как преобразование сетевых адресов (NAT) и разделение сетей на подсети. Мы научились также создавать подсети в рамках сети.
Мы рассмотрели основы протокола IPv6 и научились настраивать адресацию IPv6 с помощью командной строки.
Мы познакомились с понятием двойного стека IPv6 и с технологиями туннелирования.
Тест
Какой сетевой адрес использует технология APIPA (Automatic Private IP Addressing)?- 169.254.0.0
- 192.168.1.0
- 10.0.0.0
- 172.16.0.0
Какой IP-адрес будет использовать компьютер для передачи данных устройству, не входящему в локальную сеть?
- Адрес шлюза по умолчанию (Default Gateway)
- Адрес сервера DNS
- Адрес сервера DHCP
- Адрес 127.0.0.1
Какой маске подсети соответствует запись 192.168.1.200/24?
- 255.0.0.0
- 255.255.0.0
- 255.255.255.0
- 255.255.255.128
Сколько бит используется в поле IPv6-адреса?
- 12
- 24
- 36
- 48
- 128
Какие из перечисленных ниже диапазонов относятся к частным (private) адресам? (Укажите все верные варианты)
- 10.0.0.0
- 172.16.0.0
- 131.105.0.0
- 192.168.0.0
--
